A Hybrid Shadow Testing Scheme During Ray Tracing

광선추적 수행중 혼합 음영검사에 관한 연구

This paper presents a new shadow testing acceleration scheme for ray tracing called Hybrid Shadow Testing (HST) based on a conditional switching between the conventinal shadow testing method and Crow's shadow volume method, where the shadow polygons as well as the object polygons are registered onto the corresponding cells under the 3-D space subdivision environment. Despite the preprocessing time for the generation and registration of the shadow polygons, the total shadow testing time of the proposed algorithm, HST was approximately 50% of that of the conventional shadow testing method for several examples while the total ray tracing time was typically reduced by 30% from the conventional approach. This due to the selective use of the shadow volume method with a compromise between the maximal utilisation of shadow's spatial coherency and minimising the computational overhead for checking ray intersections with the shadow polygons. A parameter, $N_{th}$ denoting the critical number of shadow polygons between successive reflection points was used as a guideline for switching the shadow testing scheme between the conventional method and shadow volume method. A method for calculating $N_{th}$ from such statistical data as the number of object polygons, average polygon size average peripheral length of the polygons was proposed, resulting in good agreement with the experimental results.

본 논문은 3차원적 분할공간 환경에서 종래의 음영검사법과 Crow의 음영입체법을 상황에 따라 우리하도록 선택하는 혼합음영검사법을 소개하고 파라메타화를 통하여 그 선택의 최적화를 꾀하였다. 추가적인 선행계산시간이 소요됨에도 불구하고 제안된 혼합음영검사법은 여러가지 예제화면들에 재하여 종래의 방법에 비하여 음영계산시간에 있어서는 50%, 전체묘화시간에 있어서는 30%정도씩의 CPU시간단축효과를 보였다. 그 원인은 음영검사의 선택적 사용을 통하여 그림자영역의 일관성(coherency)을 이용한데에 있다. 연속되는 두 반사점사이에 존재하는 음영다각형의 갯수를 나타내는 $N_{th}$라는 파라메타가 음영검사의 효과적 선택을 위한 지표가 되며, 묘화환경의 통계적 수치로부터 이 값을 알아내는 방법이 제안되고 실험적 결과와 비교된다.