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《鸣潮》中的光线追踪：用光线构建动漫风格开放世界	2025-08-22 16:35:32			⭐	inprogress		false	source

• [[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

Rtx

实现功能

1. Rtx反射
2. RtxGI
3. RtxShadow

选型&快速验证

1. 需求:
   1. 32km 32km
   2. 二次元
   3. TOD
   4. 4060 2k 60fps

方案：

1. ReSTIR
2. Lumen（简略版，砍掉一些不需要的过程）
   1. GI
   2. Reflection
   3. 重新开发Clipmap Irradiance Cache来代替Surface Cache

ReSTIR

1. 时间、空间重采样
2. 计算光照
3. 使用SHaRC、NRD降噪库。

SHaRC(Spatially Hashed Radiance Cache)

1. 解决Multi-Bounce Problem
2. 基于世界空间稀疏哈希的Radiance Cache
3. 默认只有2次反射

NRD(Nvidia Real-time Denoising)

1. 基于Spatio-Temporal的降噪器，开箱即用。
2. 用于最终降噪输出。
3. 性能消耗较高：4080 2k 2.3~3.0ms

缺点：

1. 实现起来简单，光照效果好，但带宽性能压力大。
2. 远处、边缘有噪点。

功能实现与迭代经验

ToonShading

案例1：角色自阴影

• 光栅化
  • 场景：CSM
  • 角色：PerObjectShadow
• Rtx
  • 用剔除角色的InstanceMask做ToonShadowRay

if(IsToonShadingModel(ShadingModelID))
{
	RayTracingMask |=RAY_TRACING_MASK_SHADOW_NOT_TOON;
}

案例2：角色接入GI

• 角色渲染与场景氛围贴合
  • 角色需要接受环境反射的间接光
  • 提升角色效果的通透感
  • !
• 风格化场景
  • 高频的GI信息会破坏卡通渲染质感
  • 头发与面部先做球形法线处理
  • 角色整体法线朝向相机
  • 低成本平滑的间接光

float3 V = -GetCameraVectorFromTranslatedWorldPosition(TranslatedWorldPosition);
if(IsToonShadingModel(Material. ShadingID))
{
	Material.WorldNormal = normalize(lerp(WorldNormal, V, 0.5));
}

!

• 混合处理
  • 卡渲阴影下并非全黑，避免爆掉和效果异常
  • 将间接光转为HSV，限制饱和度与明度
  • 乘上AO，增加层次感
  • 穿日皮肤Mask，皮肤见扫GI影响

half3 IndirectLightHSV = RGBToHSVHalf(DiffuseIndirectLighting);
IndirectLightHSV.b = lerp(0, 0.3, IndirectLightHSV.b);
IndirectLightHSV.g = clamp(0, Θ.35, IndirectLightHSV.g);

!

案例3：角色接入反射

• 希望能够应用在金属特性的表面
• 增加角色效果与环境的交互细节
• 风格化处理
  • 粗糙度：Clamp在0~0.3999避免转为SSR
  • 金属度：当做反射强度，超过0.9为镜面反射
• 混合处理
  • 在Matcap基础上相加，不影响本身金属效果

!

HybridShadow

• Billboard和Imposter等物体需要阴影
• 光追和光栅化不同，无法分离ShadowPass和BasePass
• 混合了 CSM + Ray Traced Shadow
• 通过TileClassify减少Trace的像素

RaytracingShadows

• 美术有时候会用单向Plane遮挡光照
• 需要适配原有的美术资源的阴影逻辑
• Shadow RayFlag:
  • RAY_FLAG_CULL_FRONT_FACING_TRIANGLES

VolumtricFog

• VolumetricFog依赖CSM
• 用ShadowRay预生成3D ShadowVolume
• Inject Lighting用ShadowVolume判断Visibility
• 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

SingleLayerWater & Translucency

• 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
• 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

Skybox

• 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! ! )
• 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
• 会造成非常严重的性能开销 !

性能优化

Skybox Capture

Payload压缩

OMM & SER

• Opacity Micro-Map (OMM)
  • 和光栅化不同，光追中实现AlphaTest需要在AHS里计算Alpha
  • Encode TriangleVisibleState To BLAS
  • 黄色三角形才需要走AHS计算
• Shader Execution Reordering (SER)
  • GPU上的计算尽量相似，否则会产生Divergence问题
  • 做GI时光线方向非常发射，材质计算复杂度也不尽相同
  • Nvidia推出SER的GPU Feature，可以一定程度解决问题
  • 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