基于Unity Compute Shader实现Ray Tracing-526互联

本文主要介绍了如何利用Unity的Compute Shader实现照片级别的渲染器，并给出了渲染器的GitHub项目地址供大家学习。不少对Ray Tracing渲染感兴趣的朋友用了CUDA等工具开发，工作量相当大。作者直接使用大家较为熟悉的Unity，降低了工程上的开发成本，着重于Ray Tracing本身的算法和功能实现。本文将介绍Ray Tracing算法的必备知识点，以原理作为前提，再介绍如何一步一步实现渲染器的各个功能，包括场景构建，BVH，光源采样，物理材质，图像输出等，并介绍了今年流行的Wavefront内核的实现。

案例展示1

案例展示2

球哥：高级渲染工程师

人称球哥，10多年从事游戏引擎，渲染等领域的工作。曾任职腾讯，网易，莉莉丝等知名游戏公司。对实时渲染，离线渲染等技术具有丰富的经验和扎实的图形学功底。

Background

随着计算机图形学和计算机视觉领域的不断发展，渲染技术在电影、游戏、虚拟现实等领域的应用逐渐成为了不可或缺的一部分。路径追踪渲染作为一种高级渲染技术，近年来取得了显著的进展。它能够模拟光线在场景中的传播，以逼真地渲染出各种光照、反射、折射等现象，为虚拟世界的表现提供了更加真实和细致的效果。

路径追踪渲染器的核心技术在于光线的追踪和采样。通过在场景中随机生成光线并跟踪其传播路径，可以模拟出各种光照现象，如漫反射、镜面反射、折射等。同时，为了提高渲染效率，研究人员还开发了许多加速方法，如光线追踪的空间数据结构（如BVH）、渲染方程的优化求解等。近年来，深度学习技术的兴起也为路径追踪渲染器带来了新的机遇，如使用神经网络来近似光线传播过程，从而加速渲染过程。

该文重点是告诉大家如何利用Unity去实现Ray Tracing的管线，和一些重要的Feature，不做任何数学推导，如果想了解一些公式的推导，后面我会列出一些参考资料有兴趣的可以看看。近年有不少人用CUDA等实现了光线追踪，CUDA可以结合类似OptiX、Embree等构建BVH，也是比较好的参考。而我用Unity的目的，是省去了RHI层（Render Hardware Interface）、场景几何和渲染资源（纹理）的开发量，把精力集中到光线追踪的算法和功能实现中去。

本文还将会配合代码，把Ray Tracing的实现过程呈现给读者。最后一节可下载源码工程。