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title: 《鸣潮》中的光线追踪：用光线构建动漫风格开放世界
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date: 2025-08-22 16:35:32
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tags:
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rating: ⭐
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status: inprogress
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share: false
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obsidianUIMode: source
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- [[UFSH2025]《鸣潮》中的光线追踪: 用光线构建动漫风格开放世界 | 王鑫 库洛游戏《鸣潮》图形渲染组长] https://www.bilibili.com/video/BV1hSW4zTEgQ/?share_source=copy_web&vd_source=fe8142e8e12816535feaeabd6f6cdc8e
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# Rtx
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实现功能
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1. Rtx反射
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2. RtxGI
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3. RtxShadow
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# 选型&快速验证
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1. 需求:
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1. 32km 32km
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2. 二次元
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3. TOD
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4. 4060 2k 60fps
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方案：
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1. ReSTIR
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2. Lumen（简略版，砍掉一些不需要的过程）
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1. GI
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2. Reflection
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3. 重新开发Clipmap Irradiance Cache来代替Surface Cache
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## ReSTIR
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1. 时间、空间重采样
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2. 计算光照
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3. 使用SHaRC、NRD降噪库。
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**SHaRC(Spatially Hashed Radiance Cache)**
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1. 解决Multi-Bounce Problem
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2. 基于世界空间稀疏哈希的Radiance Cache
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3. 默认只有2次反射
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**NRD(Nvidia Real-time Denoising)**
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1. 基于Spatio-Temporal的降噪器，开箱即用。
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2. 用于最终降噪输出。
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3. 性能消耗较高：4080 2k 2.3~3.0ms
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### 缺点：
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1. 实现起来简单，光照效果好，但带宽性能压力大。
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2. 远处、边缘有噪点。
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# 功能实现与迭代经验
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## ToonShading
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案例1：角色自阴影
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- 光栅化
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- 场景：CSM
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- 角色：PerObjectShadow
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- Rtx
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- 用剔除角色的InstanceMask做ToonShadowRay
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```c++
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if(IsToonShadingModel(ShadingModelID))
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{
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RayTracingMask |=RAY_TRACING_MASK_SHADOW_NOT_TOON;
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}
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```
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案例2：角色接入GI
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- 角色渲染与场景氛围贴合
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- 角色需要接受环境反射的间接光
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- 提升角色效果的通透感
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- ![[WUWA_CharacterGI_1.png]]
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- 风格化场景
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- 高频的GI信息会破坏卡通渲染质感
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- 头发与面部先做球形法线处理
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- 角色整体法线朝向相机
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- 低成本平滑的间接光
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```c++
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float3 V = -GetCameraVectorFromTranslatedWorldPosition(TranslatedWorldPosition);
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if(IsToonShadingModel(Material. ShadingID))
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{
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Material.WorldNormal = normalize(lerp(WorldNormal, V, 0.5));
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}
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```
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![[WUWA_CharacterGI_2.png]]
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- 混合处理
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- 卡渲阴影下并非全黑，避免爆掉和效果异常
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- 将间接光转为HSV，限制饱和度与明度
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- 乘上AO，增加层次感
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- 穿日皮肤Mask，皮肤见扫GI影响
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```c++
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half3 IndirectLightHSV = RGBToHSVHalf(DiffuseIndirectLighting);
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IndirectLightHSV.b = lerp(0, 0.3, IndirectLightHSV.b);
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IndirectLightHSV.g = clamp(0, Θ.35, IndirectLightHSV.g);
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```
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![[WUWA_CharacterGI_3.png]]
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案例3：角色接入反射
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- 希望能够应用在金属特性的表面
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- 增加角色效果与环境的交互细节
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- 风格化处理
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- 粗糙度：Clamp在0~0.3999避免转为SSR
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- 金属度：当做反射强度，超过0.9为镜面反射
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- 混合处理
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- 在Matcap基础上相加，不影响本身金属效果
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![[WUWA_CharacterReflection_1.png]]
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## HybridShadow
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- Billboard和Imposter等物体需要阴影
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- 光追和光栅化不同，无法分离ShadowPass和BasePass
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- 混合了 CSM + Ray Traced Shadow
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- 通过TileClassify减少Trace的像素
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### RaytracingShadows
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- 美术有时候会用单向Plane遮挡光照
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- 需要适配原有的美术资源的阴影逻辑
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- Shadow RayFlag:
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- RAY_FLAG_CULL_FRONT_FACING_TRIANGLES
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### VolumtricFog
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- VolumetricFog依赖CSM
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- 用ShadowRay预生成3D ShadowVolume
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- Inject Lighting用ShadowVolume判断Visibility
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- Hybrid Shadow可以用于性能优化,减少Trace物体解耦ShadowVolume和体积雾精度，低端机性能分级
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### SingleLayerWater & Translucency
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- SLW需要水底颜色 +水底深度，多Trace一条光线计算水底颜色和深度，模拟散射
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- 和SLW一样，多发射一条光线，每层循环Trace，手动Blend，注意控制层数
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### Skybox
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- 鸣潮天空盒非常好看，但也非常复杂，反射里需要能看到天空(Very Important! ! )
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- 可以在RayMiss或HitT足够远的时候进行3~4次的Ray Traversal去手动Blend，反射完整天空盒
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- 会造成非常严重的性能开销
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![[WUWA_SkyBox1.png]]
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## 性能优化
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### Skybox Capture
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### Payload压缩
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### OMM & SER
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- Opacity Micro-Map (OMM)
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- 和光栅化不同，光追中实现AlphaTest需要在AHS里计算Alpha
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- Encode TriangleVisibleState To BLAS
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- 黄色三角形才需要走AHS计算
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- Shader Execution Reordering (SER)
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- GPU上的计算尽量相似，否则会产生Divergence问题
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- 做GI时光线方向非常发射，材质计算复杂度也不尽相同
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- Nvidia推出SER的GPU Feature，可以一定程度解决问题
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- 方向一致的计算提升不大，还会寄存器使用过多导致性能下降
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