В другом методе, основанном на распределенной выборке (distributed sampling) [Cook, 47], используется разновидность стохастической выборки, с которой мы уже имели дело в главе 10 в связи со сглаживанием текстуры. Через каждый пиксел на сцену испускается случайная совокупность лучей, после чего полученные интенсивности усредняются. Например, пиксел может быть разбит на правильную сетку размером четыре на четыре. Однако вместо испускания лучей точно через узлы сетки лучи испускаются через смещенные («дрожащие») узлы. Это дрожание точек отсчета добавляет в изображение некоторое количество «шума» (наблюдаемые интенсивности берутся со слегка смещенных точек изображения), однако этот шум меньше раздражает глаз, чем ступенчатость изображения. Применяя дрожание, можно использовать меньшие сетки, чем без него.
14.9. Использование экстентов При трассировке лучей один и тот же набор функций выполняется снова и снова для очень большого числа лучей. Приходится производить пересечение каждого луча с каждым объектом, что достигается огромным числом вычислений этих пересечений. (Ситуация еще больше ухудшается, когда мы добавляем тени, отражения и преломления света.) Поэтому мы приветствуем любую технологию, позволяющую уменьшить число объектов, которые приходится тщательно исследовать и обрабатывать. Значительно ускорить процесс трассировки лучей позволяет использование экстентов.
Экстентом (extent) объекта называется форма, охватывающая этот объект. Использование экстентов убыстряет процесс трассировки лучей, поскольку с их помощью можно быстро определить, когда текущий луч заведомо не может пересечь определенный объект. Смысл состоит в том, что если луч проходит мимо экстента, то он заведомо пройдет и мимо самого объекта. Если экстент имеет простую фор29 Ф. Хилл
Введение в трассировку лучей
му, то обработка пересечения луча с ним обходится недорого, в то время как пересечение луча с вложенным объектом может оказаться очень дорогостоящим.
На рисунке 14.37 показан пример окружения тора, пересечение с которым обходится дорого, экстентом в форме параллелепипеда (боксом), пересечение с которым считается быстро. При тестировании луча относительно этого экстента возможны следующие три ситуации: