有人在《一个周末的光线追踪》中遇到过这种剥离神器吗？

Question

我正在尝试将“一个周末的光线追踪”移植到金属计算着色器中。我在我的项目中遇到了这个条带工件：

是因为我的随机生成器不好用吗？

有人知道吗？

// 参照 https://www.pcg-random.org/ 实现
typedef struct { uint64_t state;  uint64_t inc; } pcg32_random_t;

uint32_t pcg32_random_r(thread pcg32_random_t* rng)
{
    uint64_t oldstate = rng->state;
    rng->state = oldstate * 6364136223846793005ULL + rng->inc;
    uint32_t xorshifted = ((oldstate >> 18u) ^ oldstate) >> 27u;
    uint32_t rot = oldstate >> 59u;
    return (xorshifted >> rot) | (xorshifted << ((-rot) & 31));
}

void pcg32_srandom_r(thread pcg32_random_t* rng, uint64_t initstate, uint64_t initseq)
{
    rng->state = 0U;
    rng->inc = (initseq << 1u) | 1u;
    pcg32_random_r(rng);
    rng->state += initstate;
    pcg32_random_r(rng);
}

// 生成0～1之间的浮点数
float randomF(thread pcg32_random_t* rng)
{
    //return pcg32_random_r(rng)/float(UINT_MAX);
    return ldexp(float(pcg32_random_r(rng)), -32);
}

// 生成x_min ~ x_max之间的浮点数
float randomRange(thread pcg32_random_t* rng, float x_min, float x_max){
    return randomF(rng) * (x_max - x_min) + x_min;
}

Answer 1

我找到了这个链接。它说由于浮动精度误差，主射线击中点要么高于或低于球体表面。这是一个 z-fight 问题

Answer 2

看到这些“图像中心周围的圆圈”伪影几乎总是 Z-fight 的致命泄露（沿着任何此类“圆圈”的光线与您正在查看的任何平面物体始终具有相同的距离，因此它们要么全部向上舍入或向下舍入，给你这个神器）。

这种 z-fighting 然后会转化为这种伪影，因为有时这样一个圆上的所有光线都在球体内部（意味着它们的阴影光线被球体自遮挡），或者全部在球体外部（它们做了它们应该做的事情）。您想要做的是将阴影光线的光线原点沿着命中点的法线方向稍微偏移（例如 1e-3f）。

您可能还想阅读 Carsten Waechter 在 Ray Tracing Gems 1 中的文章 - 它是针对三角形的，但很好地解释了问题和潜在的解决方案。