在光线追踪器中使用 SVG 文件作为纹理

Question

我正在创建自己的光线追踪器以供娱乐和学习。我要添加的功能之一是能够直接将 SVG 文件用作纹理。

执行此操作的简单直接的方法是首先将 SVG 渲染为另一种更“便于查找”的光栅格式，并将其作为常规纹理提供，以便在光线追踪期间使用。但是我不想这样做。

相反，我想直接“跟踪”SVG 本身。所以我想知道是否有任何用于 Java 的 SVG 库有一个 API 可以让它自己以这种方式使用？它需要一些调用，将float point2D[] 作为输入并返回float colorRGBA[] 作为输出。

如果不是，最好的方法是什么？

Answer 1

我对 Java 库了解不多，但很可能它们不太适合您。主要原因是：

1. 大多数库旨在渲染图片，不适合随机查找。
2. 更重要的是，SVG 纹理数据并没有自然过滤得那么好。我们知道如何构建良好的图像 mipmap 和过滤它们很容易减少对光线追踪器超级采样需求的压力。
3. 然后是 SVG 本身的复杂性，像 SVG 过滤器（模糊）这样的东西在随机采样环境中计算起来会非常昂贵。

现在，如果我们回避选项三 (3)，这确实是一个非常困难的问题，因为它确实需要您进行光栅化或其他不寻常的事情。然后是算法选项：

1. 您实际上可以在 2D 中对 SVG 进行光线追踪。无论如何，这对你来说可能会很好，因为你在做一个光线追踪器。因此，您需要做的就是在 2d 模型内发射光线，然后查看您的采样点是否在形状内。只需向任意方向发射光线并计算交叉点，看看您是否在形状内。如果您在形状内部，您的光线将与形状相交奇数次。

   图 1：交叉点测试。 （最初发布here）必须排除扫视命中（大多数追踪者认为无论如何都是未命中的原因，即使在 3D 中也是如此）

   将此跟踪与 BSP-Tree 或 Quadtree 配对应该可以使其具有足够的性能。您所需要的只是实现与标准光线追踪器类似的着色器支持，并且您可以处理 alpha 和渐变 + 一些过滤器，如噪声。但是如果没有大量采样，模糊就没有运气。

2. 您还可以将纹理用作 mipmap 的预计算结果，并且仅在使用具有有限窗口大小的标准库达到尚不存在的 mipmap 级别时才要求渲染小视图框。这自然会更好地为您工作，并且通过缓存数据，您可以删除调用次数。如果没有缓存，使用起来可能太昂贵了。但你可以试试，（如果系统支持剪裁你的 svg）。这可能不像听起来那么容易。

3. 您可以为此使用 3D 光线追踪器，因此您可以正面发射光线。您需要做的就是实现一个跟踪集逻辑，然后您可以对 SVG 进行三角测量并使用您的正常跟踪逻辑来执行此操作。 in this nvidia publication 描述了如何将贝塞尔曲线描述为三角形。所以你的改变可能很小。

希望这会有所帮助，即使它不是使用这个库的答案。您不经常看到此实现是有原因的。