SDFRT

Implicit surface rendering via ray tracing

Introduction

采用Ray Tracing（其实本质上是Ray Marching）解决隐式曲面的渲染问题，Backend为Vulkan，引入Nvidia的NVVK来简化各种资源的申请和初始化，输出可视实时渲染结果。目前仅支持硬编码隐式函数的渲染

Dependencies

• cmake >= 3.15
• VulkanSDK >= 1.3
• Nvpro_cores

Project

• implicit_surface_ray_tracing：主项目，输出带GUI的隐式曲面实时渲染程序，支持输出渲染结果为HDR、PNG、BMP格式
• Sphere_Tracing_CPU_Test：在CPU上对Sphere Tracing的测试和同Adaptive Marching Points的对比（因为调试Compute Shader过于困难）

Build

经测试在Win10 + MSVC下构建顺利，按照Nvpro_cores库的说明应该在Linux下也能正常构建，但没有测试

构建完成后需要install来移动资源，从而实现Spirv格式的Shader Module的加载

Performance

以下测试中步进步数和其余项目是分开测试的，因为测试步进步数需要Atomic Operation，对实时性能影响较大

实际上用glslc对Shader做了控制，只有在Debug构建时才会测试步进步数

在1024*1024分辨率、同屏渲染200*200*50个周期的TPMS时：

	Adaptive Marching Points	Sphere Tracing
frame time (ms)	12+	0.6 ~ 0.7
fraps per second	80+	around 1400
rendering time per pixel (ns)	<= 11.5	around 0.48
ray steps per pixel (approx.)	8 ~ 10	1.5 ~ 2.5
ray steps range (approx.)	10 ~ 400	0 ~ 240

目前来说，即便是使用Sphere Tracing也只能在保持微小结构可辩别的10倍基础分辨率（10240*10240）下达到30fps左右，建议实时渲染时以基础分辨率预览即可，需要输出高分辨率图像时再调高分辨率输出

Screenshot

Known issues

• 目前Release模式构建出来无法正常渲染，推测是目前暴力将Output image直接Blit到Swapchain Framebuffer上的操作水土不服
• 现在Adaptive Step Size Relaxation渲染模式还在施工，估计会比Sphere Tracing还要快一些