作业7的提高题踩得一些坑(慢更中)

[Bear]

多线程：
OpenMP 了解一下（所有的框框都在干活）

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[Angus]

大佬留给小弟们一些锻炼的空间，别更那么快😂

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[Bear]

我第一次听这么奇怪的要求——包龙星😂

• This reply was modified 4 years, 7 months ago by Bear.

[Bear]

我也是希望大家能互相交流，闭门造车理解错自己都不会意识到。。。

[Bear]

微表面：
1. 老师课上讲得微表面模型叫 Cook–Torrance, 是目前最常用的微表面模型.
有下述两种形式
– \frac{DFG}{\pi * dot(VN) * dot(NL)}
– \frac{DFG}{4 * dot(VN) * dot(NL)}

2. 上式中 F 为菲涅尔项，框架中有计算方法

3. F, G 各自有不同的形式, 可以随意组合

4. 时刻牢记微表面模型假设所有的微表面都是镜面反射

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[Bear]

其实我还见过 Cook–Torrance 的一种形式是这样：
\frac{DFG}{\pi * cos(dot(VN)) * cos(dot(NL))}

不知道这里取一个 cos 是为了什么，将值限定在 [-1, 1] 内？大家知道的话可以告诉我

[Bear]

5.由于微表面模型都是镜面反射，所以调大材质粗糙度，理论上此时就是漫反射了。。。但我感觉这样的漫反射得 spp 较大时才比较亮。。。所以可以用 Cook–Torrance 算镜面反射和折射，用 Lambert 算漫反射

[MrPhD]

我也用的openMP，话说你512，ssp设置为32，要多久啊，我差不多54分钟

[Bear]

我用的服务器 40 线程。。。分辨率 784×784 spp32 3分钟

[maajor]

学习一个，所以OpenMR和std::thread有啥区别？
我查了下有个帖子https://stackoverflow.com/questions/23258037/openmp-vs-c11-threads
说OpenMP减少了些线程切换的overhead。那么我们让开启的线程数等于物理线程数，不就一样了？

我是直接用的std::future语法, 开O3, 4核8线程, 784/spp32，接近三分钟
十分推荐编译开这个优化编译O3, CMAKE里加一句 set(CMAKE_CXX_FLAGS “-O3 -pthread”)，这里我顺便加了std::thread

[Bear]

感谢分享

我 C++11 就多线程没学。。。所以没敢自己打

[Bear]

实际上我编译的时候都忘了 Release 编译了。。。

[maajor]

开了我估计还有个两三倍的提速

直接写std::thread太痛苦了我就放弃了，std::future这个语法还挺好写的，推荐

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[xuyonglai]

同学你好，之前从没接触过多线程，但我尝试用std::future写了一下，但是没有效果，请问你是在虚拟机环境下写的吗，你说到的四核八线程中的四核是怎么设置的？

[maajor]

你好，我机器是四核八线程的i7,这个是物理的不用设置的。我是原生ubuntu环境，不过跟虚拟机应该一样的。代码里开了8个线程，我就默认系统线程池自动分配到了一个物理线程做一个工作线程了。

C++我也不太熟，平常c#写的比较多。写std::thread老给我报类型错误，指针引用傻傻分不清，然后写std::future就能跑。望大佬讲解。

比如一段示例代码如下：

someReturnType someFunction(parameterA, parameterB);

std::vector<std::future<someReturnType>>> futures;

// dispatch all thread
for(uint32_t i = 0; i < NUM_THREAD; i++)
{
    auto fut = std::async(std::launch::async, someFunction, parameterA, parameterB);
    futures.push_back( std::move(fut) );      
}

// join all results
for(uint32_t i = 0; i < NUM_THREAD; i++)
{
    auto result = futures[i].get();
}

这里someFunction就是一个干活的函数，我dispatch了NUM_THREAD个的someFunction，它们就在不同线程跑了，参数列表的区别使得每个线程干的不一样。

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[xuyonglai]

多谢，我再去试一试。

[mageda]

我疑惑了，没开多线程 784×784 spp32 只用111s。。差点以为自己一次写对了多线程，后来发现压根没开起来多线程，最后32线程只用11s。。。

[mvp]

Cook-Torrance还要计算折射吗，感觉这样就有点麻烦了（折射之后紧接的是漫反射吗，然后漫反射出来还要折射吗）

[Bear]

f_r = kd * f_diffuse(Lambert) + ks * f_cook

然后算 f_cook 的时候根据是否是折射计算中间向量 h 的方法会有变化

而且我用 1 – kd 算的 ks(这里的 kd 实际上就是颜色) 可能会有些问题，看看大家的情况

最后我可能实现有问题发现用了折射之后大部分区域就白了。。。

[cmc233]

为啥要考虑这么复杂？直接按microfacet的定义写就行？（如图

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[Bear]

复杂一点就是为了能支持的材质多点。。。

请问能分享下你的场景数据和模型吗

[cmc233]

这个球是直接用new Sphere(Vector3f(300, 100, 300), 100, metal)创建的，metal->ior取的20,也没定义kd和ks
（我感觉microfacet和diffuse，specular是独立的，是一种新的材质定义，他的两种极端就是diffuse和specular，所以计算时并不用考虑kd，ks（PS,菲涅尔项有一种近似倒是用ks定义的），如果microfacet想定义颜色，应该是取3个不同的metal->ior来对应rgb（因为菲涅尔项和光的波长有关）
至于为啥ior取的20（物理上金属一般都是1-2吧），我倒是尝试过1.5，但这时候就特别黑orz，当然，也有可能是我函数写的有问题orz，不过我在网上看用来测试microfacet的模型，ior定义也是10+，v-ray对金属的ior定义也是20+）
ps,如果直接用new Sphere建球，最好改一下sphere里对光线和球相交的判断，直接用应该会造成大量黑色噪点（和spp无关，加大spp不能减少）

[Bear]

1. “我感觉microfacet和diffuse，specular是独立的”
这句话肯定是不对的，只能说是以前实现漫反射和镜面反射用的是Lambert，Phong 那一套近似的着色模型，现在用的着色模型比较高级，但目标还是实现漫反射和镜面反射
（而且像同一个 object 多种材质简单一点的确就是 Lambert 算漫反射，Cook–Torrance 算镜面反射折射）

2. kd, ks 有另外的计算方式。只不过需要定义新的参数进行计算（Disney 那一套）

3. 只看代码 Sphere 求交好像没啥 BUG。。。

多谢回复

[cmc233]

emmm，我这个独立指的是，有了microfacet就不用再算Lambert，Phong了，因为看你前面打算把他们加起来（可能我原话用的diffuse和specular让你误解了orz），所有材质的本质不都是brdf，即光怎么反射嘛233

[Bear]

加还是要加的。。。

不然图里这种材质用两个 Cook–Torrance 算太费时了(漫反射材质有些许镜面反射)

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• This reply was modified 4 years, 7 months ago by Bear.

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[cmc233]

不同材质模型加在一起当然能实现不同效果，可是，现在是要实现microfacet啊，而且，为啥一定要区分漫反射和镜面反射，对于microfacet来说，不就是崎岖的地和完全平滑的地吗

[cmc233]

为啥这张图里的材质不能直接当成microfacet？（虽然感觉microfacet在金属上用的多些

[cmc233]

我知道我俩沟通的问题在哪了。。。Cook-Torrance model和Microfacet model是两个不同的model，只是Cook-Torrance model的定义fr=kd*f_{Lambert}+ks*f_{cook−torrance}用到了microfacet，老师上课讲的microfacet只是单纯的microfacet吧

[Bear]

这么一说就差不多解决了。。。

我一直强调的是为了稍微复杂一点的材质，漫反射项不能丢，甭管这项是用 Lambert 还是复杂的 Oren Nayar

老师所讲的确是通用的公式，这个公式最开始不也是从 Cook-Torrance 来的吗。。。所以应该说 Cook-Torrance 是一种微表面模型，还有其它的种类

[cmc233]

感谢科普，要不是这个讨论，我还不知道Cook-Torrance是啥orz

[xxrl]

我想问一下 球的求交的坑点是不是在求解二元一次方程那, 框架里用的是 x1*x2 = c/a 来算的x2, 自己试验了一下算出来的x2 和 求根公式里算的x2有点差别.

[东东]

改了很久，求解二元一次方程部分是没有问题的，问题出在那两个if(t0<0)的语句，我通过把它修改成以下的语句消除了黑色的噪点.
if (t0 < 100 * EPSILON) t0 = t1;
if (t0 < 100 * EPSILON) return result;
(此时EPSILON的值是1e-4)

[sublimation]

大佬好，我想请教一个问题，微表面的几何框架好像如何描述呢？是否可以直接显性采用三角形描述呢？
就是关于mask和法向量分布的计算。

[Keneyr]

大佬，为啥你用的球？直接用作业的模型不行吗？

[sublimation]

球体现反射更适合？因为有光滑的弯曲？

[nightwatch]

C++线程库其实挺好用的。多线程的主要注意点，一个是分开的线程渲染完了以后，加到framebuffer的时候要加锁，其次是updateprogress进度条函数要加锁，最后是get_random_float()这个函数要保证thread_local，不然每一个线程里面的伪随机序列是一样的。

cook-torrance还没搞出来的菜鸡路过。

[Bear]

framebuffer 改掉索引计算方式就不用上锁了，上锁太费资源

[Bear]

6. 对于 PBR 的结果如果感觉颜色过亮过暗，可以使用 Gamma 校正试试

[MrPhD]

我的生成结果非常亮

[Bear]

所以对最终的结果做个校正试试，我开始也是特别亮（用的 G 是变形的 Smith）

[nightwatch]

cook-torrance模型在learnopengl的pbr一节有定义，看懂了DFG的定义直接翻译公式就行,效果很好。

[Bear]

https://zhuanlan.zhihu.com/p/81708753

D, G 形式很多的，可以随便选

[xuyonglai]

我问一下OpenMP是怎么配置的，是不是需要修改cmakeList,然后在需要多线程的地方加#pragma omp parallel for,我是这样弄的，但是没有效果啊。

[yujin]

你可能要改一下虚拟机的配置，多分配几个核。

[xuyonglai]

分了4个核，从68分钟降到58分钟。。。。。也不知道到底openmp起作用了没

[Bear]

你看渲染时候CPU各个核使用率呗

[nightwatch]

虚拟机这么慢的? 我15年的小破本，实机全核心只要十几秒就渲染完了，16spp,512×512。

[clarence]

请问你具体是怎么实现的？我用std::future渲染用了很久，同样是16spp，512×512。我CPU是i5 6500，按理说不应该有这样的表现。

[thistl]

在Mac上，性能瓶颈是随机数算法get_random_float
前面三行只调用一次就好了
感觉random_device有IO
参考https://www.cnblogs.com/jiading/p/11653911.html

[白大线]

想问一下大家的EPSILON取到什么值，发现这个的取值对实验效果有很大的影响。特别是用Sphere来实验Microfaces效果时的差别分成大。

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[nightwatch]

我也是在1e-2，球面才开始无自相交

[Yinda Xu]

请问如果只想用一项，即fr=ks*f_{cook−torrance}的话，ks大致应该取多少？我直接取1的话感觉渲染出来有点过曝，相当于全部反射了，没有能量衰减。
下图SPP=16

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[Bear]

ks = F 试试

[tk100p]

想知道具体是怎么样建立一个小球体，对c++的使用还是不太熟练。另外求微表面模型的brdf的时候，作业框架内Material.cpp的fresnel函数求得的kr就是F吗，最后结果是不是原来求的diffuse加上ks*f_{cook−torrance}，这样的话结果会过曝。

[Bear]

kr 就是 F；

过曝应该是个别现象，毕竟模型中的各项 G, D 等有着各种各样的实现方法

将 ks = F 进行尝试； 同时可以尝试进行 Gamma 校正

[Keneyr]

为什么要ks = F，F不是菲涅尔项吗？

[小狮子]

加上BRDF后 ，噪点又开始变多了，而且在rougness = 0时 并没有很强的镜面感觉，这是不是必须用 GGX来做重要性采样才能有镜面的效果呢？

[Bear]

那你原来的 D 用的啥。。。

[小狮子]

我加上cook-torrance 输出结果，还是有很多白色的噪点,但原本只有 kd/π时 十分的干净。
这里 mettalic = 0.6,rougness = 0.1,同时也没有很强的镜面效果

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• This reply was modified 4 years, 7 months ago by 小狮子.

[SHERLOCK]

你解决噪点的问题了吗

[nightwatch]

可能是对球面的采样不够。加spp到1024看看，或者做对球面的重要性采样，引导更多光线到球面上。

[Keneyr]

镜面效果是指什么？是指对红色和绿色的反射效果比较强烈吗？
如果是这样我感觉我的镜面效果也很差···
请问你的问题出在哪？

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[hyt589]

我也是这个效果 请问你最后解决了吗？

[Ma]

想问一下各位大佬，我算出来的f_{cook−torrance}是负数的这个合理吗，而且都是很小的数值，主要是分母下的{4 * dot(VN) * dot(NL)} 基本上都是一正一负的。

[Author]

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