光线投射体素和OpenGL

Question

光线投射体素和OpenGL

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我目前在研究射线追踪和体素，这是一个很好的组合。Sebastian Scholz开发的Voxelrenderer实现得非常好，但也使用了OpenGL。我想知道他的公式是如何工作的；如何在射线追踪和体素中使用OpenGL？难道不是为每个像素（或线条，例如在Doom中）投射一条射线，然后绘制结果吗？

- RobotRock

2个回答

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在体素空间中进行射线投射不会使用像素，这样效率很低。

您已经有一个数组来表示哪些空间是空的，哪些有体素立方体。

因此，快速版本是跟踪一条线，检查线方向上每个体素的空置情况，直到它到达一个完整的体素。

这将从内存中读取几百个操作，并且对于每个读取操作需要2-3次光线向量乘法。

要读取十亿个体素的内存位置大约需要1秒钟，因此几百个将非常快，并且始终在帧内。

射线投射通常使用优化来检测空间中数学公式开始的分数位置，在网格顶点基于其边界框和网格的情况下，而在体素中则只需逐步检查整数数组中的线，直到找到非空为止。

- bandybabboon

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可以查看英文原文，
原文链接

- datenwolf · Accepted Answer

所提到的光线投射器是一个体素渲染器，即一种可视化体积数据的方法，例如存储在3D纹理中的不透明度。Doom的光线投射算法有另一个意图：对于屏幕上的每个像素，找到地图的第一个平面表面并绘制该区域的颜色。现代GPU的光栅化能力使得这种使用光线投射器的方法已经过时了。

实时可视化体积数据仍然是特殊硬件完成的任务，通常在医学和地球成像系统中找到。基本上，这些都是大量的RAM（数十GB）持有体积RGBA数据。然后对于屏幕上的每个像素，通过体积投射一条光线，并沿着该光线集成RGBA数据。GPU Voxelrenderer通过片段着色器执行相同的操作；伪代码：

vec4f prev_color;
for(i=0; i<STEPS; i++) {
    p = ray_direction * i*STEP_DELTA;
    voxel = texture3D(volumedata, p);
    prev_color = combine(voxel, prev_color);
}
final_color = finalize(prev_color);

finalize和combine取决于数据的类型和您想要可视化的内容。例如，如果您想要集成密度（如X射线图像），则combine将是一个求和操作，而finalize将进行归一化。如果您想要可视化云，则需要在体素之间进行alpha混合。