SIGGRAPH 2023 | 通過 NVIDIA OptiX 8 實現靈活且強大的光線追蹤功能

實現逼真的視覺效果一直是計算機圖形領域人士所追求的目標。NVIDIA OptiX 是一款強大且靈活的光線追蹤技術框架，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，能夠提供實現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，實現更快、更具成本效益的產品開發(fā)周期。

NVIDIA OptiX 廣泛應用于如產品設計、可視化等各種媒體和娛樂垂直領域。設計人員可通過它渲染出高質量的產品圖像和動畫，提升可視化設計與迭代效率。它可以準確模擬出真實的照明和材質，呈現更加逼真的最終產品。

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 進行渲染。

圖 1 是藝術家 Ian Spriggs 渲染的 3D 人物。該工作流使用了兩塊 NVIDIA RTX 6000 顯卡進行 NVIDIA RTX 渲染。

NVIDIA OptiX 還被應用于高度要求精確逼真的渲染效果的電影和動畫行業(yè)。它使藝術家能夠打造出震撼人心的視覺效果、模擬復雜的照明場景并實現電影級逼真效果。

該版本新增了對著色器執(zhí)行重排序（SER）的支持。SER 是一項性能優(yōu)化功能，可重新排列光線追蹤工作負載執(zhí)行順序，以提高線程和內存一致性。它通過對光線進行排序，確保它們在執(zhí)行時更加連貫，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載執(zhí)行效果與數據差異。以下是 NVIDIA OptiX 的一些主要優(yōu)點和功能。

視頻 1. Chaos Group 使用 NVIDIA OptiX 改進由 GPU 驅動的制作渲染

主要優(yōu)點

NVIDIA OptiX 的主要優(yōu)點有：

• 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。這項靈活的功能實現了包括全局照明、陰影、反射和折射等高級渲染技術。

• 高性能：利用 NVIDIA GPU 的強大算力實現光線追蹤性能。通過使用硬件加速，NVIDIA OptiX 可高效處理包含大量幾何對象、紋理和光線的復雜場景。

• 光線追蹤加速結構：提供內置加速結構，如邊界體積層次結構（BVH）和 KD-Tree 等優(yōu)化光線與物體的交叉計算。這些加速結構可降低光線-物體交叉測試的計算復雜度，進而加快渲染速度。

• 動態(tài)場景更新：支持目標、照明或攝像頭位置實時變化的交互式應用。

• CUDA 集成：構建于 CUDA 平臺之上，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，包括底層內存管理、并行計算和訪問高級 GPU 功能等。

• 運動模糊：提高性能，尤其是目前 NVIDIA OptiX 獨有的硬件加速運動模糊功能。

• 多級實例化：幫助擴展項目（尤其是在處理大型場景時）。

• NVIDIA OptiX 降噪器：支持多種降噪模式，包括 HDR、時間、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），提高了場景的靈活性和復雜性。

主要功能和特點

以下是 NVIDIA OptiX 的一些主要功能和特點：

• 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

• 為當前和未來的 NVIDIA GPU 架構而進行優(yōu)化

• 可跨多個 GPU 透明擴展

• 在處理大型場景時通過 NVLink 自動合并 GPU 顯存

• 利用 NVIDIA Tensor Core 實現 AI 加速渲染

• 利用 NVIDIA RT Core 實現光線追蹤加速

• 免費用于商業(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大框架，并憑借可編程著色、高性能以及動態(tài)場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。

了解更多

進一步了解 NVIDIA OptiX 或下載并開始使用 NVIDIA OptiX（https://developer.nvidia.com/designworks/optix/download）。NVIDIA OptiX 可在任何應用中免費使用，包括商業(yè)和教育應用。目前僅對 NVIDIA 開發(fā)者計劃成員開放下載。

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