基于Unity Compute Shader实现Ray Tracing
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。
目录
1｜Background & Prerequisite
2｜知识点
3｜光线追踪管线
4｜渲染器实现
5｜未来工作（附源码工程）
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。
Prerequisite
学习光线追踪算法，并实现真实感渲染，需要具备以下知识点：
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数学方面：微积分，线性代数，概率论。
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计算机图形学基础。
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辐射度量学，Radiance，Irradiance，立体角等概念需要清楚。
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本文是基于Unity的编程实现，需要熟悉HLSL，C#和Shader编程。
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并行计算理论，基于ComputeShader的应用，充分利用GPU并行计算的特性。
以上就是《基于Unity Compute Shader实现Ray Tracing》的第1节，此篇文章比较适合从事实时渲染或离线渲染工作的从业人员、具备计算机图形学基础并且有一定实践经验，对光线追踪算法感兴趣的读者以及希望从工程上和理论上都能驾驭光追渲染器的读者。
读完全篇后你会获得：
1、光线追踪的知识体系和对应的学习资料；
2、提升实现渲染器的工程和算法能力；
3、完整的项目源代码地址。
