優化光線追蹤

Question

我任務是優化下面的射線追蹤：

void Scene::RayTrace() 
{ 

    for (int v = 0; v < fb->h; v++) // all vertical pixels in framebuffer 
    { 
     calculateFPS(); // calculates the current fps and prints it 

     for (int u = 0; u < fb->w; u++) // all horizontal pixels in framebuffer 
     { 

      fb->Set(u, v, 0xFFAAAAAA); // background color 
      fb->SetZ(u, v, FLT_MAX); // sets the Z values to all be maximum at beginning 
      V3 ray = (ppc->c + ppc->a*((float)u + .5f) + ppc->b*((float)v + .5f)).UnitVector(); // gets the camera ray 

      for (int tmi = 0; tmi < tmeshesN; tmi++) // iterates over all triangle meshes 
      { 
       if (!tmeshes[tmi]->enabled) // doesn't render a tmesh if it's not set to be enabled 
        continue; 
       for (int tri = 0; tri < tmeshes[tmi]->trisN; tri++) // iterates over all triangles in the mesh 
       { 
        V3 Vs[3]; // triangle vertices 
        Vs[0] = tmeshes[tmi]->verts[tmeshes[tmi]->tris[3 * tri + 0]]; 
        Vs[1] = tmeshes[tmi]->verts[tmeshes[tmi]->tris[3 * tri + 1]]; 
        Vs[2] = tmeshes[tmi]->verts[tmeshes[tmi]->tris[3 * tri + 2]]; 
        V3 bgt = ppc->C.IntersectRayWithTriangleWithThisOrigin(ray, Vs); // I don't entirely understand what this does 

        if (bgt[2] < 0.0f || bgt[0] < 0.0f || bgt[1] < 0.0f || bgt[0] + bgt[1] > 1.0f) 
         continue; 
        if (fb->zb[(fb->h - 1 - v)*fb->w + u] < bgt[2]) 
         continue; 

        fb->SetZ(u, v, bgt[2]); 
        float alpha = 1.0f - bgt[0] - bgt[1]; 
        float beta = bgt[0]; 
        float gamma = bgt[1]; 
        V3 Cs[3]; // triangle vertex colors 
        Cs[0] = tmeshes[tmi]->cols[tmeshes[tmi]->tris[3 * tri + 0]]; 
        Cs[1] = tmeshes[tmi]->cols[tmeshes[tmi]->tris[3 * tri + 1]]; 
        Cs[2] = tmeshes[tmi]->cols[tmeshes[tmi]->tris[3 * tri + 2]]; 
        V3 color = Cs[0] * alpha + Cs[1] * beta + Cs[2] * gamma; 
        fb->Set(u, v, color.GetColor()); // sets this pixel accordingly 

       } 

      } 


     } 
     fb->redraw(); 
     Fl::check(); 
    } 

} 

兩件事情：

1. 我並不完全瞭解ppc->C.IntersectRayWithTriangleWithThisOrigin(ray, Vs);一樣。任何人都可以用光線追蹤來解釋這一點嗎？這是我的「平面針孔攝像頭」類中的功能（該功能是給我）：

   V3 V3::IntersectRayWithTriangleWithThisOrigin(V3 r, V3 Vs[3]) 
   { 
   
       M33 m; // 3X3 matrix class 
       m.SetColumn(0, Vs[1] - Vs[0]); 
       m.SetColumn(1, Vs[2] - Vs[0]); 
       m.SetColumn(2, r*-1.0f); 
       V3 ret; // Vector3 class 
       V3 &C = *this; 
       ret = m.Inverse() * (C - Vs[0]); 
       return ret; 
   
   } 
   

這樣做的基本步驟是顯而易見的，我只是不明白它實際上做。

1. 我該如何去優化這個光線追蹤器？我在網上發現了關於「kd樹」的內容，但我不確定它們有多複雜。有沒有人有一些優化這個簡單的解決方案的好資源？我解釋了那裏有什麼困難。

謝謝！

Answer 1

可能是迄今爲止最大的優化是使用某種bounding volume hierarchy。現在代碼將所有光線與所有對象的所有三角形相交。有了BVH，我們會問：「給出這條射線，哪個三角形相交？」這意味着對於每條光線，通常只需測試與少數基元和三角形的交集，而不是場景中的每個三角形。

Answer 2

1. IntersectRayWithTriangleWithThisOrigin

   • 從查找它
   • 它創建逆從三​​角形邊變換矩陣（三角形基本向量是X，Y）
   • 沒有得到Z軸我會期望光線方向存在，而不是像素位置（光線原點）
   • 但可能會誤解某些東西
   • 反正逆矩陣計算是
   • 您正在計算它爲每個像素每個三角形這是一個很大
   • 更快將具有計算逆光線追蹤（一次）之前轉換的每個三角形的矩陣
   • 其中X的最大問題，Y是基礎，Z是垂直面對總是相同的方向相機
   • 他們的攤位，然後只需將您的光線進入，並檢查是否有交集的限制
   • ，這只是matrix*vector很少if！而非逆矩陣計算
   • 另一種方式是代數方式解決射線與平面交叉口
   • ，這應有助於更簡單的公式，然後矩陣求逆後
   • 是，只是一個必然的基礎載體的母校檢查