快速构建SAH基础的包围体积层次

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"快速构建基于表面面积启发式的包围体积层次结构" 在计算机图形学领域,"fastbuild bvh"指的是快速构建基于表面面积启发式(Surface Area Heuristic, SAH)的包围体积层次结构(Bounding Volume Hierarchy, BVH)。BVH是一种数据结构,常用于加速三维几何对象的碰撞检测、光线追踪等任务。它通过将物体分组并用包围盒(bounding box)来代表这些分组,减少不必要的计算,提高效率。 Ingo Wald等人在论文"On fast Construction of SAH-based Bounding Volume Hierarchies"中提出了一种方法,该方法允许快速地、逐帧地、从零开始重建BVH,从而消除了基于BVH的光线追踪器对更新或拟合的依赖。这种方法在具有8个核心的双核2.6 GHz Clovertown系统上,能够以大约13-21帧/秒的速度渲染包含252K三角形的爆炸龙模型(包括动画三角形、逐帧重建、着色、阴影和显示),并且构建本身只需要不到20毫秒的时间。重要的是,这种方法对三角形的分布几乎不敏感,因此帧率的变化仅由遍历成本的变化引起,而不是由于BVH质量的下降。 ABSTRACT部分进一步指出,随着光线遍历性能的提升,实时光线追踪变得越来越实际,研究焦点正从更快的遍历技术转向更有效的BVH构造算法。这表明,尽管光线追踪的性能已经足够强大,但为了实现真正的实时性,快速构建高质量的BVH仍然是一个关键问题。 构建高效的BVH通常涉及两个主要步骤:分割和包围盒选择。分割过程是将几何体划分为较小的子集,而包围盒选择则是为每个子集找到最佳的包围结构。SAH是一种常用的优化策略,它通过比较不同分割方案下穿过包围盒的光线预期交点数量来最小化总体的遍历成本。 Wald等人提出的方法可能包括创新的分割策略和优化的包围盒分配算法,以确保即使在物体动态变化的情况下也能快速有效地构建BVH。此外,他们可能还考虑了如何平衡构建时间和遍历时间,以及如何处理非均匀分布的几何体,以避免因局部密集区域导致的性能下降。 "fastbuild bvh"是实时三维渲染中的关键技术,它允许在每帧开始时重建BVH,适应场景的变化,而不会牺牲性能或质量。这样的技术对于推动实时光线追踪在游戏、影视特效、虚拟现实等领域的应用具有重要意义。