openCL光線跟蹤和分支內核代碼問題

Question

所以我試圖使用openCL實現光線/路徑跟蹤器，它看起來非常簡單 - 編寫一個跟蹤單個光線/像素/等路徑的內核並讓它執行並行多條射線。

但是，當遍歷一個場景時，單個射線會有相當多的方向。例如，根據擊中物體的材質，射線可以反射或折射。另外，不同的材質需要不同的着色算法。例如，如果一個場景對象需要cook-torrance着色器，而另一個場景對象需要病毒各向異性着色器，則需要在內核中調用不同的着色函數。

根據我一直在閱讀的內容，在內部使用分支代碼的內核是不可取的，因爲它會影響性能。但是如果我基於每條射線並行化我的代碼，這在射線追蹤器中似乎是不可避免的。

因此，「分支」代碼結構真的是內核性能的一大障礙嗎？如果是這樣，我會怎樣去構建我的代碼來解決這個問題？

Answer 1

第一遍（1M射線），無符號的字符陣列（或甚至壓縮單位）

ray 0  ------------------ render end --------------> 0  \ 
    ray 1  ------------------ surface ---------------> 1  \ 
    ray 2  ------------------ surface ---------------> 1  }-- bad for SIMD 
    ray 3  ------------------ render end --------------> 0 /
    ray 4  ------------------ surface ---------------> 1 /
    ... 
    ... 
    ray 1M ... 

分選（高速緩存或復此重複使用折射和反射）與表面類型 （存在/不存在的）和表面位置（時間一致性）

ray 1 \ 
    ray 2 -------------------- all surfaces --------------> 1 good for simd 
    ray 4/
    ray 0 \ 
    ray x -------------------- all render end ------------> 0 good for simd 
    ray 3/

    second pass (refraction) (1M rays) 

    ray 1 ..................... refract ...................> cast a new ray 
    ray 2 ..................... refract ...................> cast a new ray 
    ray 4 ..................... refract ...................> cast a new ray 
    ray 0 .................... no new ray casting .........> offload some other work/draw 
    ray x .................... no new ray casting .........> offload some other work/draw 
    ray 3 .................... no new ray casting .........> offload some other work/draw 

    third pass (reflection) (1M rays) 

    ray 1 ..................... reflect...................> cast a new ray 
    ray 2 ..................... reflect...................> cast a new ray 
    ray 4 ..................... reflect...................> cast a new ray 
    ray 0 .................... no new ray casting .........> offload some other work/draw 
    ray x .................... no new ray casting .........> offload some other work/draw 
    ray 3 .................... no new ray casting .........> offload some other work/draw 

現在有兩組1M射線，每次迭代時加倍。所以如果你有256M元素的空間，你應該能夠投射光線，直到深度7或8.所有這些都可以通過適當的索引在單個陣列上完成。