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GAS
- Global Adaptive Sampling Hierarchies in Production Ray Tracing
- SIGGRAPH ’19 Talks
- 作者：Keith Jeffery
- DreamWorks Animation
- MoonRay 渲染器（已开源）
Introduction
Framework
- a framework for predefined tiles
- MoonRay
- 每一个线程渲染 \(8\times8\)
的像素，减小线程冲突（thread contention）
- 对后续的 secondary rays 进行了 queue/sort 处理，但是对 primary rays
没有处理
- tilling 结构对于缓存一致性（primary cache coherency）比较友好
- 维护一棵二叉树，内部节点和叶子节点可以被标记为已完成
- 渲染任务开始的时候，如果当前 tile
和树上所有有交集的节点都标记为已完成，则停止渲染，否则正常渲染
- 早期，MoonRay 为了避免线程冲突，没有使用 HASC 中的树结构，而是每个
tile 只检查自己内部的 error
- 这样导致了一些
artifacts，某些区域过早停止，导致没有发现一些复杂现象（caustic 等）
- 即使是实现了 HASC 中的树结构，也还是会存在
artifacts（但是和上面的不太一样，具体咋样没说）
- conflicting desires
- early stopping
- the adaption to newly-discovered image features
- HASC 算法中，一个叶子节点一旦被终止，则内部像素不可能被重新更新
- 论文的算法中，每一个 pass 都重建树，一旦发现某一个节点中的 error
增大了，则这个节点会 re-split（通过树的重建），继续被更新
Floating-point image-space
division
- HASC 中的树的节点使用整数边界
- 直接使用整数边界，则划分位置是一个阶跃函数，需要 error
发生巨大的变化才会导致划分位置的变化
- 我们的划分方式，让划分位置对新发现的 error
变化更加敏感（也让树更平衡）
Sample consistency
- 有的像素可能不生成光线
- 用一个 buffer 去记录每一个像素需要分配的的 primary sample 数量
- 使用这个 buffer 里面的值去生成对应像素的样本，而不是使用一个整个
image 都一样的 spp 值
- 其他想法（和这个 Talk
无关）
- 在每个线程（tile）内部进行分配（\(8\times8\)），这样每个线程执行的光线数量是一样的
Threading
- 线程冲突是比较关键的问题
- 每一个 tile 是独立的，但是共用一棵树
- reading and updating the tree 需要特别小心
Barrier-free tree updates
- 每一个 pass 都需要更新 tree，这里需要使用一个 thread-barrier
去进行同步（等待 pass 完成）
- MoonRay 渲染器的默认行为
- 按照 Morton Curve 的顺序渲染 tiles（primary rays 的缓存一致性）
- 象限之间有先后顺序的（看下图）
- 因此可以维护 4 trees，每一个对应一个象限
- 树的更新原则：last one out turn off the lights
- 莫顿码示意图
- 在计算 error 的时候，象限树之间 overlap 一个 tile
的大小，来消除交界处的 artifacts
- 每一棵象限树维护一个原子计数器（atomic counter）
- 初始设置为 tiles 的个数
- 每一个 tiles 访问树的时候，将其计数 -1
- 当最后一个 tile 访问的时候，计数为 0，此时将树锁住，然后更新
- 锁和原子变量之间没有同步，加锁之后马上将原子变量增加，防止其他线程修改
- 整个流程：根据树给 tile 分配光线数量 \(\to\) tile 开始渲染工作 \(\to\) 更新树 \(\to\) 分配 \(\to\cdots\)
Reader-writer locks
- 读是写的 6500 多倍（电影相片）
- 因此加两个锁：shared reader locks，writer lock
Reducing mutex contention
- 实际上 shared reader locks 存在冲突（？）
- 使用一个 locks 数组，使用方式
- 位置是 \((x,y)\) 的获取 \(y(p/2+1)+x\)
- \(p\)
表示大于等于数组长度的二次幂（最小二次幂）
- 目的是：no neighbors in 2D space access the same mutex
- 不是太懂这个