视点相关的层次采样:一种硬件加速体光线投射算法

• 作者: 彭群生 陈为 鲍虎军
• 来源期刊: 软件学报
• 学科: 工学
• 关键词: 直接体绘制 光线投射 视点相关层次采样 硬件加速 图形处理单元
• 年，卷（期）: 2006,（3）
• 所属期刊栏目: 计算机图形学与计算机辅助设计
• 页码范围: 587-601
• 页数: 15页
• 分类号: TP391
• 语种: 中文

摘要

光线投射是一种高质量的体绘制方法.它以图像空间为序,逐根光线遍历和采样体数据.因此,传统上,它只能在CPU上实现,因而速度慢,交互性不好.提出了一个新的视点相关的层次采样VDLS (view dependent layer sampling)结构,VDLS将光线上的所有采样点重新组织成一系列层,并简化为两个视点相关的几何缓冲器,进而在GPU(graphics processing unit)中用两个动态纹理表示.利用GPU的可编程性,光线投射算法的6个步骤(光线生成、光线遍历、插值、分类、着色和颜色合成)得以完全在GPU中实现.在此基础上,提出两个基于体空间和图像空间连贯性的加速技巧,快速剔除无效的光线.结合其他与渲染和颜色合成有关的技巧,VDLS将面向多边形绘制的图形引擎转化为体光线投射算法引擎,在透视投影方式下,每秒能处理1.5亿个插值、后分类与着色的光线采样点.实验结果表明,提出的方法能用于医学可视化、真实物理现象模拟、材质检测中灰度体数据快速交互的可视化与漫游.