16、GPU 加速的体渲染技术全解析

GPU 加速的体渲染技术全解析

在计算机图形学领域，GPU 加速的体渲染技术是实现高质量实时渲染的关键。本文将详细介绍三种基于 GPU 的体渲染技术：单遍 GPU 光线投射、单遍 GPU 光线投射中的伪等值面渲染以及基于 splatting 的体渲染。

单遍 GPU 光线投射实现体渲染

单遍 GPU 光线投射是一种高效的体渲染方法，它通过单个片段着色器完成光线投射过程。

原理

首先，计算相机光线方向，即相机位置减去顶点位置。初始光线位置为顶点位置，然后根据光线步长，在光线方向上逐步推进光线，并在每个位置对体数据集进行采样以获取密度值。这个过程会持续进行，直到光线离开体数据集或颜色的 alpha 值完全饱和。在光线遍历过程中，使用当前光线函数对获取的样本进行合成。

操作步骤

1. 加载体数据 ：将体数据从文件加载到 3D OpenGL 纹理中，可参考 Chapter7/GPURaycasting/main.cpp 中的 LoadVolume 函数。
2. 设置顶点数组对象和顶点缓冲对象 ：用于渲染单位立方体。

glGenVertexArrays(1, &cubeVAOID);
glGenBuffers(1, &cubeVBOID); 
glGenBuffers(1, &cubeIndicesID);  
glm::vec3 vertices[8