基于CSG体的投影包围盒加速算法研究

陆济湘，唐双平，严晓凤

(武汉理工大学理学院，湖北 武汉 430070)

在基本的光线跟踪算法中，每一条射线都要和场景中的所有物体求交，然后再对所给的求交数据进行分析排序，这是一个重复迭代的过程，需要对大量的光线进行一遍又一遍同样的操作[1]。而对于复杂环境的场景，这种简单的处理渲染效率很低。为了提高渲染效率，需要对光线跟踪算法进行加速，加速技术主要包括以下几个方面:提高求交速度、减少求交次数、减少光线跟踪条数和采用并行计算等。提高求交速度的算法在计算机图形学中已经发展得较为成熟;而减少光线跟踪条数会降低图形的渲染质量;采用并行计算则需要硬件的支持。因此，现在的研究重点在减少求交次数。为减少求交次数，在光线跟踪中可采用包围盒技术[2－5]。包围盒技术是加速光线跟踪的基本方法之一，其基本思想是用一些简单的包围盒(如球面、长方体)将复杂景物包围起来，求交的光线首先与包围盒进行求交测试，若相交，则光线再与景物求交，否则光线与景物必无交[6]。简单的包围盒技术效率并不高，因为被跟踪的光线必须与场景中每一个景物的包围盒进行求交测试。

由于包围盒形状简单(一般是长方体)，在三维空间中不能紧密的包围景物;景物之间也有空隙，且包围盒是将整个场景都包裹，这就造成了大量的无效求交测试。为了进一步提高求交效率，笔者提出了一种新的包围盒，即投影包围盒技术。……