GAMES101 Lecture14 光线追踪2

- - [Uniform Spatial Partitions (Grids)](#Uniform Spatial Partitions (Grids))
  - - [Preprocess - Build Acceleration Grid(预处理，构建加速网格)](#Preprocess - Build Acceleration Grid(预处理，构建加速网格))
    - [Ray-Scene Intersection](#Ray-Scene Intersection)
  - [Spatial Partitions(空间划分)](#Spatial Partitions(空间划分))
  - - [KD-Tree Pre-Processing (预处理KD树)](#KD-Tree Pre-Processing (预处理KD树))
    - - [Traversing a KD-Tree(遍历KD树)](#Traversing a KD-Tree(遍历KD树))
    - [Object Partitions & Bounding Volume Hierarchy(BVH)](#Object Partitions & Bounding Volume Hierarchy(BVH))
    - - [Building BVHs](#Building BVHs)
      - [Data Structure for BVHs(存储BVH的数据结构)](#Data Structure for BVHs(存储BVH的数据结构))
  - 空间划分和物体划分的区别
  - [Basic radiometry(辐射度量学)](#Basic radiometry(辐射度量学))
  - - [Radiant Energy and Flux(Power)](#Radiant Energy and Flux(Power))
    - [Radiant Intensity(辐射强度)](#Radiant Intensity(辐射强度))
  - 参考资料

Uniform Spatial Partitions (Grids)

Preprocess - Build Acceleration Grid(预处理，构建加速网格)

首先，找到包围盒。
创建网格
存储与物体表面相交的格点

Ray-Scene Intersection

求出光线与哪些各点相交，沿着光线传播的方向遍历每个格子。

与这个格点存储的物体依次求交，判断是否与物体相交。

通常情况下，划分的格子数量与场景中的物体数量存在一个常数关系。

格子不能太稀疏，也不能太密集。

这种方法比较适合于场景中物体分布较为均匀的情况。

对于场景中存在大量空白的场景就不适合。

Spatial Partitions(空间划分)

空间划分的例子：

KD-Tree Pre-Processing (预处理KD树)

KD树的内部节点存储的信息：

当前划分的轴是哪个轴：x-, y-, z-
划分的位置：某个轴的坐标
子节点：指向子节点的指针
实际的物体都只存在于叶结点中。

Traversing a KD-Tree(遍历KD树)

从根节点开始，判断光线是否可能与当前节点相交；如果可能相交就递归地去搜索子节点，再去判断；如果不可能相交直接返回。

Object Partitions & Bounding Volume Hierarchy(BVH)

BVH 将场景中的物体进行划分，划分为两个子BVH ，两个子BVH 中的物体不存在交集，递归划分下去，保证每个物体最终只出现在一个包围盒中。

这种以物体进行划分就可以完全避免在KD树中，物体、三角形与包围盒求交，一个物体出现在多个节点中的问题。

BVH划分的包围盒有可能相交。

主要步骤：

找到当前的包围盒
递归地将当前的对象划分为两个子集。
重新计算两个子集的包围盒。
在必要的时候停止递归。
在每个叶节点存储物体。

Building BVHs

如何在划分一个节点呢？

选择一个维度来划分。
- 技巧1：总是选择当前最长的维度来进行划分。
- 技巧2：以当前位于中位数的物体的位置来进行划分。

终止条件：

当节点中的物体数量少于某个数时停止划分，比如5.

Data Structure for BVHs(存储BVH的数据结构)

中间节点：

包围盒
子节点

叶节点：

包围盒
对象列表

BVH和光线算法的主要步骤：

空间划分和物体划分的区别

空间划分（KD-Tree）
- 空间划分为两个不相交的部分
- 一个物体可能被包含在多个节点中。
物体划分
- 物体被划分在不相交的子集中。
- 包围盒可能在空间中相交。

Basic radiometry(辐射度量学)

定义了照明测量系统和单位。

能够精确测量空间中光的一些属性：

辐射通量、强度、辐照度、辐射度

辐射度量学相当于在物理上准确定义和度量光照的一个方法。

Radiant Energy and Flux(Power)

Radiant Energy: Energy that is transferred by electromagnetic radiation， such as light, X-rays, gamma rays, and thermal radiation, which may be described in terms of either discrete packets of energy, called photons, or continuous electromagnetic waves.(电能，由电磁辐射（如光、X 射线、伽马射线和热辐射）传递的能量，可以用离散的能量包（称为光子）或连续的电磁波来描述)

Radiant flux : 单位时间内的能量，也就是功率，单位是lumen.