混合渲染管线

现代游戏引擎普遍采用光栅化 + 光线追踪的混合管线，在性能和质量之间取得平衡。

反射

光栅化传统的反射方案是屏幕空间反射（SSR），但只能反射屏幕内的物体，且有遮挡和边缘问题。光线追踪反射精确且完整。

实现策略：
- 对粗糙度低于阈值的像素，反射方向生成反射光线
- 反射光线递归深度通常限制在 1-2 次
- 对反射结果应用降噪（时间累积 + 空间滤波）
优化技巧：
- 降低反射分辨率（如半分辨率），使用双边滤波上采样
- 次要反射（反射的反射）使用探针或环境光近似
- 对远距离物体使用更低精度的 BVH 或 Impostor

阴影

光栅化的 Shadow Map 只能产生硬阴影，PCF 软化边缘但仍不自然。光线追踪支持面光源的软阴影，半影区域自然过渡。

实现策略：
- 对每个可见像素，向光源发射阴影光线
- 面光源使用软阴影采样，在光源表面随机采样点
- 直接光照使用 1-2 条阴影光线，间接光照使用路径追踪
优化技巧：
- 级联阴影：近距离使用高分辨率阴影光线，远距离使用低分辨率
- 阴影复用：相邻像素共享部分阴影光线
- 延迟阴影：先渲染无阴影图像，再单独计算阴影通道叠加

全局光照

全局光照是光线追踪的最大优势，但计算成本极高。实时应用使用近似方法。

屏幕空间全局光照（SSGI）：
- 在屏幕空间反射随机光线，估计间接光照
- 优点是快速，缺点是只能反射屏幕内的物体
有限的路径追踪：
- 每像素追踪 1-2 次反射，估计间接光照
- 使用时间累积和降噪，数百帧后收敛
- 静态场景可以预烘焙，运行时复用
光照探针：
- 在场景中放置探针，预计算每个探针的全局光照
- 运行时插值探针结果，动态物体使用最近的探针
- Epic 的 Lumen 技术结合了实时路径追踪和探针缓存

性能调试

实时光线追踪的性能调试需要专门的工具和指标。

关键指标：
- 每像素采样数（SPP）：越高噪点越少但性能越差
- 光线遍历深度：BVH 树的访问次数，衡量加速结构质量
- 三角形测试数：实际求交的三角形数量，衡量剔除效率
- 帧时间分布：求交、着色、降噪各阶段的耗时
调试工具：
- NVIDIA Nsight Graphics：可视化光线数量、BVH 遍历、降噪效果
- Radeon GPU Profiler：分析硬件 RT Core 的利用率
- 自定义热力图：按像素显示采样数、方差、递归深度
常见瓶颈：
- 加速结构质量差：使用 SAH 启发式重建 BVH
- 递归深度过深：限制最大递归次数，使用俄罗斯轮盘赌
- 降噪不足：增加时间累积帧数，使用更好的空间滤波
- 光线过多：降低每像素采样数，使用重要性采样