一、加速光线追踪 AABB

1.均匀网格 Uniform Spatial Partitions (Grids)

①前处理-构建加速网格

• 找到包围盒
• 创建网格
• 判断与物体表面相交的格子（图中右上角少画了一个）
  

②射线与场景相交

• 按照射线顺序遍历网格
• 对每个网格单元
  • 测试与存储在该单元中所有对象相交的情况

③网格分辨率

• 分辨率低，单元格太少 —— 没有加速效果
  
• 分辨率太高，单元格太多 —— 效率低
  
• 格子划分要适中，cells = C * objs（物体数），C ≈ 27 in 3D
  

④适用情况

• 在大量均匀分布的对象集合上表现良好
• 大规模空气不适合

2.空间划分

• Oct-Tree（八叉树）、KD-Tree（每次只砍一刀，沿轴方向划分）、BSP-Tree

KD-Tree

①预处理

• 找到场景中所有的包围盒（AABB）
  • 找到这些包围盒的最小外包围盒，作为KD-Tree的根节点
• 递归划分节点
  • 对每个节点选择一个轴进行划分（两种）
    • 最长轴：选择对象分布范围最大的轴
    • 中位数

②数据结构

• 内部节点：（不存储物体）
  • 划分的轴
  • 划分的位置
  • 子结点
• 叶节点
  • 物体的包围盒

③遍历

• 判断射线是否与节点的包围盒相交
• 如果是叶节点，则遍历叶节点中的对象，并测试射线与对象相交情况
• 如果是内部节点，按顺序判断射线穿过的子节点
  

④问题

• 物体可能在多个格子里
• KD-Tree构造太麻烦

3.对象划分 & 包围盒层次结构（BVH）

• 每个物体只在一个包围盒中，包围盒可能重叠

①步骤

• 找到包围盒
• 递归地将包围盒分成两个
  • 最长轴：选择对象分布范围最大的轴
  • 中位数
• 在每个叶节点存储物体
  

②数据结构

• 内部节点：
  • 包围盒
  • 子结点
• 叶节点
  • 物体的包围盒
  • 物体

③遍历

• 判断射线是否与节点的包围盒相交
• 如果是叶节点，则遍历叶节点中的对象，返回最近的那个
• 如果是内部节点，按顺序判断射线穿过的子节点

二、辐射度量学

1.Radiant Energy 辐射能量

• 指电磁辐射的能量，单位为 J（焦耳）

2.Radiant Flux 辐射（光）通量

• 单位时间内发射、反射或投射接收的能量，单位为 W（瓦特）

3.Radiant Intensity 辐射强度

• 光源单位立体角内 发射的 功率，单位为 瓦特每球面度 (W/sr)
  

立体角求法

①球面面积法

• Ω = A/$r^2$ ，A 是球面上被截取的面积，r 是球面半径
  

②微分立体角法

• dΩ = sinθ dθ dϕ，其中 θ 是极角，ϕ 是方位角
  

4. 辐照度 Irradiance

• 单位面积上 接收到 的辐射通量，单位为 W/$m^2$（瓦特每平方米）
  

5.辐射亮度 Radiance

• 单位面积、单位立体角内沿特定方向传播的辐射通量，W/$m^2$/sr（瓦特每平方米每球面度）