GAMES101作业7-多线程提速实现步骤详解

目录

用循环VS不用循环

用循环：spp=2，t=5min

不用循环：spp=2，t=1min

多线程优化

原Render.cpp思路

（1）发出主射线primary ray，并调用castRay()函数实现对每个像素着色；

（2）UpdateProgres()

（3）保存

实现多线程的步骤

（1）首先要划分出不同的线程

（2）创建出每个线程执行的函数

（3）分行进行步骤（2）函数的调用

（4）别忘记thread需要执行的join

（5）渲染进程结束

多线程完整代码

多线程前后结果对比

提到优化，本次作业体现在渲染时长上面：spp取相同值的情况下，渲染时长越短当然效果是越好的！对于优化，这里有两个方面可以实现优化：

（1）较少循环的使用；

（2）使用多线程；

用循环VS不用循环

首先那不得不从代码本身结构去做优化，我们把目光聚焦在Bounds.hpp的IntersectP()函数上。

用循环：spp=2，t=5min

先看看最开始利用循环实现的代码：

inline bool Bounds3::IntersectP(const Ray& ray, const Vector3f& invDir,
                                const std::array& dirIsNeg) const
{
    // TODO test if ray bound intersects
    //判断包围盒Bounding Box与光线是否相交
    //tenter = max{tmin} texit = min{tmax}
    //先给个无穷初值
    double tenter = -std::numeric_limits::infinity();
    double texit = std::numeric_limits::infinity();
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        //求三个轴的tmin,tmax
        // invDir: ray direction(x,y,z), invDir=(1.0/x,1.0/y,1.0/z),
        double tmin = (pMin[i] - ray.origin[i]) * invDir[i];
        double tmax = (pMax[i] - ray.origin[i]) * invDir[i];
        //用dirIsNeg判断光线方向
        if (!dirIsNeg[i])//如果i= 0;
}

其他内容不变，spp=2时，渲染时长为5min。

不用循环：spp=2，t=1min

代码为： 

inline bool Bounds3::IntersectP(const Ray& ray, const Vector3f& invDir,
                                const std::array& dirIsNeg) const
{
    Vector3f tmin = (pMin - ray.origin) * invDir;
    Vector3f tmax = (pMax - ray.origin) * invDir;
    if (dirIsNeg[0])
        std::swap(tmin.x, tmax.x);
    if (dirIsNeg[1])
        std::swap(tmin.y, tmax.y);
    if (dirIsNeg[2])
        std::swap(tmin.z, tmax.z);
    float texit = std::min(tmax.x, std::min(tmax.y, tmax.z));
    float tenter = std::max(tmin.x, std::max(tmin.y, tmin.z));
    return tenter = 0;
}

spp=2，渲染时长为1min。

很直观的可以看到，两个结果没有任何差别，但时间就是缩短了整整4min！循环的使用大幅度延长了渲染时间，这点我在作业6最后也做了一些讨论：

 GAMES101作业6-BVH完成全过程_flashinggg的博客-CSDN博客

多线程优化

多线程是在Render.cpp中实现的，可以先看看Render.cpp代码的思路是什么：

原Render.cpp思路 （1）发出主射线primary ray，并调用castRay()函数实现对每个像素着色；

这部分我在作业5里已经很详细地讲了如何计算方向，指路：

GAMES101作业5-从头到尾理解代码&Whitted光线追踪_flashinggg的博客-CSDN博客

//发射主射线primary ray
void Renderer::Render(const Scene& scene)
{
    //Image
    std::vector framebuffer(scene.width * scene.height);
    //deg2rad() 度数->弧度
    float scale = std::tan(deg2rad(scene.fov * 0.5f));
    //aspect_radio=width/height
    float imageAspectRatio = scene.width / (float)scene.height;
 
    //eye(相机中心)定为(278,273,-800)
    Vector3f eye_pos(278, 273, -800);

    //遍历每个像素
    int m = 0;
    int spp = 16;
    sitd::cout