一、赛道介绍

总决赛冠军为AMD赛道：光照渲染及渲染优化的提瓦特观光队。该赛道的目标是需要参赛选手搭建一套支持硬件光线追踪渲染技术的引擎，使用DXR或者VulkanRT来利用如今GPU的硬件光追能力，表现例如RT reflection/refraction/shadow/GI/AO中的一个、多个或全部技术。硬件光线追踪渲染技术可以显著提高渲染的逼真程度，在游戏、元宇宙、数字孪生等领域有广阔的应用前景。竞赛组织方提供了5个场景数据。

硬件加速光追渲染器渲染场景

二、参赛方案

本队伍提交作品为自制渲染器，采用纯光追方案，实现的特性有：PBR材质、HDR、景深、多种经典降噪算法。

1. 纯光追实现：本渲染器采用纯光线追踪技术，基于路径追踪算法，并使用Vulkan作为渲染后端。为提高实时性能，采用了多项优化技术，包括迭代方案、重要性采样和分部积分。这些改进提高了性能，最多可实现3倍的性能提升。重要性采样和分部积分是降低噪声的关键方法，以加速蒙特卡洛积分的收敛速度。

2. PBR材质：渲染器采用基于物理的PBR（Physically Based Rendering）材质模型，参考了glTF标准和UE4引擎的渲染模型。它支持理想漫反射、Cook-Torrance微表面模型，以及glTF扩展中的Clearcoat和Transmission，为实现各种材质表现提供了丰富的工具。

3. HDR：由于路径追踪涉及大量的能量角度计算，渲染结果可能超出LDR的范围，因此采用HDR（High Dynamic Range）来存储结果。使用32位宽的RGBA缓冲，支持HDR到LDR的后处理转换，并提供曝光参数控制，以确保正确呈现路径追踪结果并维持图像细节。

4. 景深：实现了仿真的景深效果，通过在虚拟镜片上随机采样光线，能够模拟实际相机的焦点和虚化现象。这增强了图像的真实性，并提供参数控制以调整虚化程度和对焦距离。

5. 多种经典降噪算法：为解决路径追踪中样本不足引起的噪点问题，文档介绍了三种经典的滤波降噪算法，包括均值滤波、中值滤波和双边滤波。双边滤波在去噪的同时保留了图像的边缘，提供了高质量的去噪效果。

以下是渲染器的对比赛场景的渲染结果：

三、 总结与展望

团队的渲染器在赛方提供的5个场景中都展示出了逼真的渲染结果，对各种材质都能正确的进行处理，并且具有丰富后处理效果。

当前渲染器在采样数较低的情况下，渲染结果有较多的噪点，为了提高渲染质量，可以引入AI降噪技术，如FSR；同时，当前渲染器虽然具有一定的实时性能，但是有进一步提升的潜力，比如可以引入AI上采样技术对低分辨率图像保真放大，从而提高帧率；未来也可以对渲染器支持更多的类型的PBR材质，添加体积光等效果，从而增强渲染结果的真实感。