GPU Raycasting的两种实现方法

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Raycasting的核心是从每一个屏幕像素处发射一条光纤，然后让其穿过整个体数据。基于GPU的Raycasting可以独立，并行地计算每条光线，从而能大大提高速度，实现实时绘制效果。绘制时的过程一般是绘制一个长方体，并且以体数据作为三维纹理。根据光线的方向和终点的确定方法的不同，Raycasting有两种实现：

1，基于光线起点和相机位置。将相机位置由世界坐标通过模型视图投影矩阵反变换到长方体的局部坐标空间。每个fragment的坐标作为光线的起点，由变换后的相机位置与光线起点确定光线的方向，在沿着光线方向从起点前进时，每到达一个新的点，判断其是否在长方体内，如果不在，则结束这条光线。

2，基于光线的起点和终点。事先算好了光线的起点和终点，根据这两个点可以确定光线的方向。同时根据这两个点之间的距离与光线前进的步长可以计算出光线上有多少个采样点。在起点与终点之间的每一个采样点处，不需要判断这个点是否在长方体内。起点和终点的计算可通过帧缓冲对象（framebuffer object, FBO）来实现。

该方法先画两个立方体到不同的FBO对象，将立方体的坐标作为该点的颜色，一个FBO对象中只画出该立方体的可见面，而另一个FBO对象中只画出该立方体的不可见面。在得到的两个FBO对象中，每一个相对应的fragment处，其颜色rgb值分别表示了光线的起点坐标和终点坐标。然后这两个FBO对象再作为纹理，传递给绘制立方体的片段着色器中。

第一种方法需要逐点判断，比较花费时间。特别是当用户再添加一些剪裁平面时，判断运算特别频繁，会导致运算速度很慢。第二种方法实际上时进行了三次绘制。但是前两次绘制的速度很快，而第三次绘制时由于不需要再判断光线上的各个点是否在长方体内，其运算速度也较快。当数据量很大，采样率很高时，采用第二种方法会快得多。

参考网址：http://www.daimi.au.dk/~trier/?page_id=98

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