Brownie Renderer

$$ L_o(x_0, \omega_0) = \sum_{n=1}^{\infty} \int_{\Omega} \cdots \int_{\Omega} L_e(x_n \rightarrow x_{n-1}) \prod_{i=1}^{n} f_r(x_i, \omega_{i+1}, \omega_i)\ G(x_i \leftrightarrow x_{i-1})\ d\omega_1 \cdots d\omega_n $$

Brownie Renderer: A Parallelized Path Tracing Light Transport Simulator

布朗尼渲染器：高质量多核路径追踪渲染器。

本渲染器的目标是成为一个轻量化、可扩展、跨平台的基于物理的高性能渲染器，在接近实时渲染的低采样率下达到最佳效果。

Features

• 无限次反弹路径追踪
• 低采样高收敛
• 完美的漫反射表面渲染
• 自定义渲染质量
• 多核心并行加速（OpenMP）
• 跨平台：macOS（Apple Silicon + Intel）、Linux（x86-64 + ARM64）

准备做的

• 进一步的采样优化
• ReSTIR 蓄水池时空重要性重采样算法
• 自定义场景
• 多种材质支持 ...等等。

当前的低采样效果

2 spp	4 spp	16 spp

构建

macOS

需要 Xcode Command Line Tools 和 libomp：

brew install libomp

编译：

make          # Debug（build/debug/）
make release  # Release（build/release/，-O3）
make run      # Release 编译 + 运行
make clean

也可以直接用 CMake：

mkdir build && cd build
cmake .. \
  -DCMAKE_CXX_FLAGS="-Xpreprocessor -fopenmp -I$(brew --prefix libomp)/include" \
  -DCMAKE_EXE_LINKER_FLAGS="-L$(brew --prefix libomp)/lib -lomp"
make

Linux

需要 GCC（自带 OpenMP）和 CMake：

sudo apt install g++ cmake make       # Debian / Ubuntu
sudo dnf install gcc-c++ cmake make   # Fedora

编译：

make          # Debug
make release  # Release（-O3）
make run      # Release 编译 + 运行
make clean

直接用 CMake（不需要任何特殊 flag）：

mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
make

Docker

docker build -t brownie-renderer .

运行

make run

或

./build/release/RayTracing

程序会提示输入每像素采样数（samples per pixel, spp），输入数字后开始渲染。

Benchmark

以下数据在 16 spp、Cornell Box 场景、784x784 分辨率下测得。

平台	编译	线程	墙钟	User CPU
Apple M5 Max (macOS)	Release	18 (6P+12E)	3.8s	61.1s
Apple M5 Max (macOS)	Release	6 (P-cores)	4.7s	27.8s
Apple M5 Max (macOS)	Debug	18 (6P+12E)	16.0s	258.2s
Rosetta 2 x86_64 (Docker)	Release	18 (virtual)	4.9s	83.7s

Apple Silicon 上 E-cores 对渲染加速贡献很小但功耗不小。用 OMP_NUM_THREADS=6 make run 仅用 P-cores 可以在几乎不损失速度的前提下大幅降低 CPU 功耗。