实时路径追踪——D5渲染器全新实时 GI 解决方案
实时路径追踪——D5渲染器全新实时 GI 解决方案
D5渲染器2.10版本引入了全新的实时全局照明解决方案：实时路径追踪（Real-time Path Tracing）。基于ReSTIR GI的框架，使用路径追踪构建光照缓存，让实时全局照明进一步逼近Ground Truth（标准结果），提升了实时交互的真实性和沉浸感。
在本篇博客中，我们将深入探讨实时路径追踪在D5渲染器2.10中的工作原理、技术优势、可调整参数以及最佳实践。
1. 如何在D5 2.10 中开启实时路径追踪？
此功能在2.10版本尚处于实验性阶段，用户需要手动开启实时路径追踪：
- 打开“菜单栏→偏好设置→渲染”；
- 开启“实时路径追踪”；
启用此功能后，实时渲染视口会立即切换到实时路径追踪GI算法，可以观察到实时渲染结果的改进。
2. 实时路径追踪功能简介
开启上述开关，意味着实时渲染视口、出图、出视频以及渲染队列都会切换到实时路径追踪算法渲染。
实时路径追踪，还提供了少量的自定义渲染参数。点击实时视窗右上角的“显示”菜单，可以找到新增的渲染参数：
自定义参数中的“GI精度”、“反射深度”、“样本数”会同时影响积累预览、出图和出视频的画面质量。按下“积累”按钮，画面会进入静态模式，并且会根据用户指定的参数持续积累，在实时视口中便可预览到接近最终成果的品质。
默认情况下，自定义参数开关处于关闭状态，D5渲染器默认参数配置即可完成高质量的图片和视频渲染。用户也可以根据自己的需要，调节自定义参数，自行控制画面质量和渲染时间的平衡。
3. 实时路径追踪改进详解
3.1 更准确的 GI 缓存技术
实时路径追踪相较于“旧版 D5 GI”的主要改进在于：在完整的渲染开始前，通过路径追踪计算光照并缓存，取代了旧版的缓存算法，提升了 GI 缓存的准确度。除了漫反射间接照明有细节提升之外，一个显著的特征是：材质反射中的间接照明，也变得更加准确了。
例如这个场景，室内地面有一部分高反射金属地板。在2.9版本D5 GI的预览视窗中，地面无法准确地呈现高反射物件的效果，表现为不准确、偏黑的状态。而在实时路径追踪GI的预览视窗中，金属地面的反射结果更为准确。
旧版 D5 GI 预览画面
2.10 实时路径追踪预览画面
3.2 GI 反弹细节的优化
除此之外，2.10版本还优化了GI算法的逻辑，不但能更有效率地采样更重要的样本，还强化了GI反弹的细节。例如墙面与地面衔接处，桌椅与地面的交接处，缝隙细节的光影，GI更正确。
3.3 自定义参数详解
对于希望自行把控渲染时间和质量平衡的用户，实时路径追踪GI还开放了自定义参数。以下详细介绍GI精度、反射深度、样本数量这三个参数的用法。在当前的实时路径追踪版本中，自定义参数是全局生效的，意味着这里的改动会全局地影响积累、出图、出视频以及渲染队列的渲染结果。
3.3.1 GI 精度
此参数分为三档，影响GI反弹的计算质量，GI精度越低，积累的速度会越快；GI精度越高，画面的间接照明质量会越好，这个参数还同时影响材质反射中的GI表现，因此您会观察到随着GI精度的档位提升，反射物体的亮度、质量均有提升。
例如在这一个比较曲折极端的室内空间中，自然光线需要多次反弹才能进入内部较深的空间。因此，精度为3的画面比精度为1的画面会更准确更亮一些。
大进深空间中 GI 精度预览对比
3.3.2 反射深度
控制高反射材质互相反射的次数，此参数越高，高反射材质的表现就越准确。在示例场景中，高反射的地面上有一个同样高反射的玩偶摆件，这是反射深度为1和反射深度为3的对比结果，我们可以清楚地看到，参数越高，所能体现的反射细节就越丰富。
高反射材质的不同反射深度对比
同时，在实时路径追踪模式下，我们可以在预览窗口，直接预览到正确的镜面反射。所以，今后在一些特殊场景中，例如带有镜子的卫生间，或者面对面的玻璃幕墙塔楼。就可以适当调高反射深度参数，获得更好的画面效果。
镜面场景中的不同反射深度对比
3.3.3 样本数量
此参数控制每幅渲染画面采样积累的次数，推荐参数为64-256，可手动输入最高1024的样本数量。
此参数越高，画面细节越准确。在一些GI采样困难的场景中，例如天窗非常小的室内空间，较低的样本数量会得到不准确的结果，画面可能会产生“涂抹感”，此时提高样本数量可以显著改善这个问题。
在采样困难场景中的不同样本数量影响实时预览画面
需要注意的是，自定义参数同时影响出图、出视频的时间与质量。大部分情况下，默认参数已经能很好地完成成果图渲染任务。最高档位的参数会显著增加渲染时间，请务必根据自己的项目需要，确定合适的自定义参数组合。
● 简约客厅场景 4K 图片渲染时间对比
● 写实草地场景 4K图片渲染时间对比
测试平台：CPU 为 Intel 12600KF，显卡为 NVIDIA GEforce RTX 3070Ti，内存 32GB。
D5始终致力于推动前沿技术发展，实现实时光追效率与离线渲染质量的极致平衡。在D5 2.10中推出的实时路径追踪方案，将助力设计师在沉浸式实时交互中，感受更高品质的画面输出体验。