Question

我正在使用Ray-trace进行仿真来开发激光雷达传感器。模拟可配置为以每秒所需的帧速率运行（在我的情况下为30 fps，即1帧以33.34ms的速度运行）。

当前每秒进行300000次光线跟踪（包括水平和垂直）。在30 fps下，每帧进行10000次光线跟踪。代码如下所示

//call back at the start of frame (just for understanding - not the actual code, data type conversions and some other basics are ignored)
uint32 channels = 16;
float vert_angle[] = {15, 13, 11, 9, 7, 5, 3, 1, -1, -3, -5, -7, -9, -11, -13, -15};
float hor_angle_ref = 0;
uint32 points_per_second = 300000;
float rotation_frequency = 10;

/* 300000 points per second is divided into points per frame. 
These points are distributed horizontally and vertically*/
void callback_scan(){
    uint32 poits_to_scan_with_one_laser = points_per_second/ (fps * channels);
    auto hor_angle_covered_this_frame = points_per_second* rotation_frequency * (1/fps);
    auto hor_angle_resolution = hor_angle_covered_this_frame / poits_to_scan_with_one_laser ;
    auto hor_angle = hor_angle_ref ;

    for(auto i= 0u; i< poits_to_scan_with_one_laser ; ++i){
       for(auto ch= 0u; ch< channels; ++ch){
          auto hitPoint = raytrace(hor_angle, vert_angle[ch]);
          // process_data(); -> distance, time and energy are calculated
          /* distance -> Euclidean distance calculation and addition of noise
             time -> c=d/t
             energy -> Pr = Pt*pow(D,2)*nsys*natm*row/ pow(dist,2);*/
       }
       hor_angle += hor_angle_resolution ;
    }
    hor_angle_ref = hor_angle;

}

上面的代码运行得很好。一切在33.33ms的预期时间内完成。现在需要引入效果差异https://en.wikipedia.org/wiki/Beam_divergence。

使用的溶液：每个点取8个样品。即在嵌套的for循环内还有8个光线跟踪。总计(8+1)*300000射线迹。该解决方案耗时很多，无法在33ms内完成。任何人都可以在构造代码/算法的体系结构方面提出任何其他选择，或者我可以使用另一种方法来以较少的计算复杂性来实现这一目标。

其他信息：

在GPU上运行的Unreal Engine 4.22

Answer 1

我对您使用的引擎没有任何了解，也对尝试实现的效果没有任何了解，但是我知道有两种主要的方法可以加快射线追踪器的速度（除了明显的并行化和GPU之外）：

使用旧框架/光线而不是投射更多光线

通常用于过度发光，反射，运动模糊和类似效果...因此，与其使用稍微不同的方向投射更多光线，不如使用最后一帧或多帧的光线...但这需要额外的缓冲区来存储最后一帧所需的数据。如果您不仅需要生成的颜色，那么它可能会占用大量RAM，尤其是对于光线跟踪器而言。
使用随机性而不是分裂光线

这是非常常见的方法。您知道，当光线撞击表面时，它应分为反射光线和折射光线。随机光线跟踪不会分裂。而是根据伪随机值以50/50的机会反射或折射。如您所见，无需拆分，可以将较少的光线投射到场景中。另一方面，这会产生明显的噪声（类似于低照度条件下的旧CCD摄像机图像）。可以通过将最后几个帧平均在一起来部分抑制（或每帧射线对同一场景进行多次跟踪）...

此方法的另一个优点是它不需要GLSL中未实现的递归，因此您可以更轻松地在GLSL中进行光线跟踪。没有它，您将需要将递归转换为迭代，这并不简单，请参见：
- Reflection and refraction impossible without recursive ray tracing?

降低虚幻引擎4.22上C ++的时间复杂度

1 个答案: