现在,一个简单的球体相交例子已经被概述。这里有一些关于计算效率的概念。

  一个普遍的看法是,应该尽可能地避免使用平方根函数。检查计时:sqrt()耗时通常是乘法的15~30倍。类似的,除法比乘法耗时更长,所以除法可以用乘以逆来代替。

  另一个观察的结果是,计算往往会被缩短。在球体情况下,许多测试检测了球体相交问题,这些测试的目的是避免非必要的计算。

  通过研究几何,问题的其他性质就变得明了了。

  例如,光线通常指向球外,这种不相交。通过研究这个可能,我们发现了另一种测试光线和球面相交的策略。

    1) 找出光线原点是否在球面外

    2) 找出光线最接近球体中心的地方

    3) 如果光线在球体外且指向远离球的方向,那么光线一定会错过球体

    4) 另外,求出离球体面最近的距离的平方

    5) 如果值为负,光线会错过球面

    6) 另外,从上面找出射线/表面距离

    7) 计算触点坐标[xi yi zi]

    8) 计算交点法线

  该策略将方程(A5)和(A6)分解成更短的表达式,并根据需要进行计算。条件3,5将检测射线偏离球面状况。并允许提前停止。

  以上内容将被充实和解释。从原始的射线(A1)和球面(A2)方程开始。首先,通过计算确定光线的来源是否在球内。

  

  如果L2oc<Sr2,则光源在球内。若L2oc>=Sr2,则光源点在球外或者球内。然后有可能不与球相交。效率起见,可以提前计算并保存Sr2

  注意,起源于球体的光线不算击中球体。这是ray tracing的标准,反击和折射来自之前的相交处。在"精度问题"章节会讨论如何规避。

  在任何情况下,下一步都是计算球心到离他最近的线点的距离。这就等于求出射线与垂直于它的平面(穿过球心)的交点。

  

  tca<0,光线在球后。对于来自外部的光线,这意味着光线不能击中球体,另一种说法是,tca<0,射线指向原理球心,如图2

  

  一旦tca确定,从垂直点到球面的距离也就确定了。

  

  

  

  方程的几何意义展示在图3.这个计算引出了另一个关于关于光线是否击中球体的测试。如果t2hc<0,光线会错过球面,当然,以上都是建立在光源不在球内的基础上。

  

  

  使用A7,A8之前会使用到前面的方程。

  总结:

    1,找出球心到光源的距离

    2,找出球心最近的光源上的点

    3,测试光线是否在球外且指向球外

    4,找出thc

    5,判断thc2是否为负

    6,计算交距t

    7,找出交点

    8,计算交点和法线

 

 

 

 

 

 

 

posted on 2018-06-21 22:26  图样司  阅读(2288)  评论(0编辑  收藏  举报