SIGGRAPH 2023 | 通過 NVIDIA OptiX 8 實(shí)現(xiàn)靈活且強(qiáng)大的光線追蹤功能

實(shí)現(xiàn)逼真的視覺效果一直是計(jì)算機(jī)圖形領(lǐng)域人士所追求的目標(biāo)。NVIDIA OptiX 是一款強(qiáng)大且靈活的光線追蹤技術(shù)框架，能讓用戶充分挖掘光線追蹤的潛力。NVIDIA OptiX 是一款基于 CUDA 并行編程模型的 GPU 加速光線追蹤 API，能夠提供實(shí)現(xiàn)光線追蹤所需的全部工具，助力在 NVIDIA 圖形處理器上高效地定義和執(zhí)行復(fù)雜的光線追蹤算法。配合 OpenGL 或 DirectX 等圖形 API，NVIDIA OptiX 可幫助用戶創(chuàng)建渲染器，實(shí)現(xiàn)更快、更具成本效益的產(chǎn)品開發(fā)周期。

NVIDIA OptiX 廣泛應(yīng)用于如產(chǎn)品設(shè)計(jì)、可視化等各種媒體和娛樂垂直領(lǐng)域。設(shè)計(jì)人員可通過它渲染出高質(zhì)量的產(chǎn)品圖像和動(dòng)畫，提升可視化設(shè)計(jì)與迭代效率。它可以準(zhǔn)確模擬出真實(shí)的照明和材質(zhì)，呈現(xiàn)更加逼真的最終產(chǎn)品。

圖 1. 人物建模圖像：在 Maya 和 Mudbox 中建模和貼圖，未使用掃描，使用 Chaos V-Ray 進(jìn)行渲染。

圖 1 是藝術(shù)家 Ian Spriggs 渲染的 3D 人物。該工作流使用了兩塊 NVIDIA RTX 6000 顯卡進(jìn)行 NVIDIA RTX 渲染。

NVIDIA OptiX 還被應(yīng)用于高度要求精確逼真的渲染效果的電影和動(dòng)畫行業(yè)。它使藝術(shù)家能夠打造出震撼人心的視覺效果、模擬復(fù)雜的照明場(chǎng)景并實(shí)現(xiàn)電影級(jí)逼真效果。

該版本新增了對(duì)著色器執(zhí)行重排序（SER）的支持。SER 是一項(xiàng)性能優(yōu)化功能，可重新排列光線追蹤工作負(fù)載執(zhí)行順序，以提高線程和內(nèi)存一致性。它通過對(duì)光線進(jìn)行排序，確保它們?cè)趫?zhí)行時(shí)更加連貫，從而最大程度地減少差異。該優(yōu)化功能有助于減少渲染工作負(fù)載執(zhí)行效果與數(shù)據(jù)差異。以下是 NVIDIA OptiX 的一些主要優(yōu)點(diǎn)和功能。

視頻 1. Chaos Group 使用 NVIDIA OptiX 改進(jìn)由 GPU 驅(qū)動(dòng)的制作渲染

主要優(yōu)點(diǎn)

NVIDIA OptiX 的主要優(yōu)點(diǎn)有：

• 可編程著色：通過提供可編程流程使用戶能夠創(chuàng)建高度自定義的著色算法。這項(xiàng)靈活的功能實(shí)現(xiàn)了包括全局照明、陰影、反射和折射等高級(jí)渲染技術(shù)。

• 高性能：利用 NVIDIA GPU 的強(qiáng)大算力實(shí)現(xiàn)光線追蹤性能。通過使用硬件加速，NVIDIA OptiX 可高效處理包含大量幾何對(duì)象、紋理和光線的復(fù)雜場(chǎng)景。

• 光線追蹤加速結(jié)構(gòu)：提供內(nèi)置加速結(jié)構(gòu)，如邊界體積層次結(jié)構(gòu)（BVH）和 KD-Tree 等優(yōu)化光線與物體的交叉計(jì)算。這些加速結(jié)構(gòu)可降低光線-物體交叉測(cè)試的計(jì)算復(fù)雜度，進(jìn)而加快渲染速度。

• 動(dòng)態(tài)場(chǎng)景更新：支持目標(biāo)、照明或攝像頭位置實(shí)時(shí)變化的交互式應(yīng)用。

• CUDA 集成：構(gòu)建于 CUDA 平臺(tái)之上，可直接訪問底層 GPU 硬件。該集成使用戶能夠充分利用 CUDA 的全部功能，包括底層內(nèi)存管理、并行計(jì)算和訪問高級(jí) GPU 功能等。

• 運(yùn)動(dòng)模糊：提高性能，尤其是目前 NVIDIA OptiX 獨(dú)有的硬件加速運(yùn)動(dòng)模糊功能。

• 多級(jí)實(shí)例化：幫助擴(kuò)展項(xiàng)目（尤其是在處理大型場(chǎng)景時(shí)）。

• NVIDIA OptiX 降噪器：支持多種降噪模式，包括 HDR、時(shí)間、AOV 和升頻。

• NVIDIA OptiX 基元：提供多種支持的基元類型，如三角形、曲線和球體等。最近還添加了不透明度微貼圖（OMM）和位移微貼圖 （DMM），提高了場(chǎng)景的靈活性和復(fù)雜性。

主要功能和特點(diǎn)

以下是 NVIDIA OptiX 的一些主要功能和特點(diǎn)：

• 著色器執(zhí)行重排序（SER）

• 可編程的 GPU 加速光線追蹤流程

• 使用 C++ 的單光線著色器編程模型

• 為當(dāng)前和未來的 NVIDIA GPU 架構(gòu)而進(jìn)行優(yōu)化

• 可跨多個(gè) GPU 透明擴(kuò)展

• 在處理大型場(chǎng)景時(shí)通過 NVLink 自動(dòng)合并 GPU 顯存

• 利用 NVIDIA Tensor Core 實(shí)現(xiàn) AI 加速渲染

• 利用 NVIDIA RT Core 實(shí)現(xiàn)光線追蹤加速

• 免費(fèi)用于商業(yè)用途

• Arm 支持

NVIDIA OptiX 可加速光線追蹤，為您提供創(chuàng)建視覺效果驚艷的圖形和模擬功能所需要的強(qiáng)大框架，并憑借可編程著色、高性能以及動(dòng)態(tài)場(chǎng)景更新而成為各行各業(yè)（尤其是電影制作行業(yè)）的通用工具。通過 NVIDIA OptiX，您可以挖掘出光線追蹤的全部潛能并提供引人入勝的沉浸式體驗(yàn)。

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進(jìn)一步了解 NVIDIA OptiX 或下載并開始使用 NVIDIA OptiX（https://developer.nvidia.com/designworks/optix/download）。NVIDIA OptiX 可在任何應(yīng)用中免費(fèi)使用，包括商業(yè)和教育應(yīng)用。目前僅對(duì) NVIDIA 開發(fā)者計(jì)劃成員開放下載。

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