Des méthodes statistiques pour le Ray Tracing, une bonne idée ?

Chez NVIDIA, nul doute que la direction est fière des RTX, qui apportent pour la première fois une touche de lancer de rayon au grand public ; chose auparavant réservée aux rendus 3D. En dépit d'un vrai plus graphique, les performances en prennent un sacré coup - le concurrent rouge ayant officiellement décidé d'attendre les progrès en performance avant de se lancer dans l'aventure. Néanmoins, les idées de manquent pas : après une version TAA, voilà qu'une équipe de recherche mixte NVIDIA / Université de Lund (Suède) a travaillé sur l'application d'une méthode statistique au Ray Tracing : le Monte Carlo.

L'idée n'est par contre applicable qu'aux scènes comportant un grand nombre de sources de lumière : il faut en effet les rassembler dans une structure hiérarchique à deux niveaux : BLAS et TLAS (Bottom-Level et Top Level Acceleration Structure), et choisir stochastiquement d'où tirer le rayon en fonction des intensités relatives. Pour parler en français compréhensible, si deux lampes sont proches l'une de l'autre et que l'une d'elles est faiblarde, il convient de quasi-négliger son influence. Empiriquement, les meilleurs résultats sont atteints quand chaque objet capable de rayonner fait partie de son propre BLAS unique : rien de bien surprenant. L'avantage de cette technique réside dans la prise en charge très aisée des lumières dynamiques, car il est extrêmement aisé de maintenir la cohérence de la structure contenant les sources vis-à-vis de la position réelle des objets dans la scène ; et peut même être effectué par le CPU de manière asynchrone : royal !

Chaque parallélépipède jaune est la racine d'un BLAS, la scène en contenant au total 142.

Toute cette théorie est bien belle, mais qu'en est-il des résultats ? Sur papier, la technique semble prometteuse : seuls 6% des rayons sont mal prédits, alors que le temps consacré au BVH peut être réduit d'un facteur 100 à 300 sur une RTX 2080 Ti accompagnée d'un Xeon E5-1650 v4. Reste à savoir si les 6% sont dérangeants  l'oeil, et si cette méthode peut être facilement intégrée dans les pilotes. Des améliorations logicielles majeures à venir dans les années à suivre ?