第04章体素和求交加速..docx

第4章 体素和求交加速上一章所介绍的类专注于如何表达3D物体的几何性质。虽然Shape类对于象求交和求包围盒之类的几何操作是很方便的抽象，但它并不包括描述一个场景中物 体的足够的信息。例如，我们必须把材质信息和形体加在一起才可以说明形体的外观。为了达到这些目标，本章介绍Primitive类及其几个实现。直接用来渲染的形体用GeometricPrimitive类来表达。这个类把一个Shape和关于其外观性质的描述结合起来。这样做的目的是把pbrt的几何部分和渲染部分清楚地分离开来，这些外观性质被封装在Material类中,具体见第10章。有些场景包含许多同一个体素在不同位置上的拷贝。对关联拷贝(instancing)的支持可以极大地减少场景对内存的需求，因为每一个拷贝只存放对体素 的指针和一个变换。为此，pbrt提供了InstancePrimitive类。每一个InstancePrimitive对象有一个单独的变换用来把它 放置在场景之中，但可以同其它InstancePrimitive对象共享同一个体素。本章还将介绍Aggregate基类，它表示一个可以包含许多Primitive的容器(container)。pbrt用这个类来实现加速结构--这是 一个数据结构，它可以降低场景中n个物体和光线求交测试的复杂性。大多数光线只跟很少的体素相交。如果一个加速结构一次可以排除一组体素，那么这跟必须测 试每个体素的情况相比较，将会有实质性的性能提升。这些加速结构重用了Primitive接口(加速结构是Aggregate的子类，而 Aggregate也是Primitive的子类），这样做的好处是pbrt可以支持混合形的加速方法，也就是说一个类型的加速结构可以包含其它类型的加 速结构。本章介绍两种加速结构：GridAccel结构，它基于一个覆盖场景的均匀网格；另一个是KdTreeAccel,它基于自适应递归式空间划分(adaptive recursive spatial subdivision)。4.1 Primitive接口和几何体素抽象基类Primitive是pbrt几何处理子系统和着色子系统的桥梁。它继承了ReferenceCounted基类，可以自动地记录对象引用次数， 当最后一个引用脱离作用域时，就释放对象所占用的内存。含有Primitive的其它的类不应该存放Primitive的指针，而应存放 ReferencePrimitive，这样才可以保证正确的引用次数。除了这点不同 外，ReferencePrimitive类的功能跟指向Primitive的指针没有什么不同。Primitive Declarations = class COREDLL Primitive : public ReferenceCounted { public:?Primitive Interface };因为Primitive类把几何操作和着色操作联系起来，它的接口也包括跟两者有关的函数。它有5个几何例程，它们都和Shape类中的函数很相似。第一 个是Primitive::WorldBound(),返回体素在世界空间的包围盒。包围盒有很多用途，其中最重要的一个用途是用于把Primitive 放入加速结构的过程中。Primitive Interface = virtual BBox WorldBound() const = 0;跟Shape类相似，所有的Primitive都能够决定是否可以直接求光线跟体素的交点，如果不能，还要能够把它细分成一个或多个新的 primitive。跟Shape相似，Primitive有一个函数Primitive::CanIntersect()，用来决定它的体素是否可以直 接求交点。跟Shape接口的一个不同之处是，Primitive求交函数返回一个Intersection结构，而不是一个DifferentialGeometry结构。这些Intersection结构除了包括交点的局部几何信息外，还有诸如材料性质等其它信息。另一个不同是Shape::Intersect()只返回沿光线上到交点的参数距离，而Primitive::Intersect()还要更改光线的Ray::maxt值。这样做的好处是上一章所介绍的几何例程没必要关心系统的其它部分如何使用这个参数距离。Primitive Interface += virtual bool CanIntersect() const ; virtual bool Intersect(const Ray r, Intersection *in) const??= 0; virtual bool Intersect (const Ray r) const = 0 ; virtual void Refin