Sphere-Tracing

Das Sphere-Tracing oder Kugeltracing ist eine relativ neue Technik für die Darstellung von impliziten Flächen, und hat diverse geometrische Anwendungsgebiete.

Sphere Tracing baut auf das sogenannte Ray-Marching auf bei dem „Märsche“ sich entlang des Strahls in Sichtrichtung in kleinen Schritten vorwärts bewegen bis irgendwann ein Objekt getroffen wird. Wenn die Schritte hierbei zu groß gewählt werden, kommt es zu einem ungenauen Bild, da die Oberfläche des Objekts innerhalb einem Schritt weit durchdrungen wird. Wenn sie zu klein gewählt werden, steigt die Laufzeit des Algorithmus rasant an.

Das Sphere-Tracinggarantiert die implizite Oberfläche nicht zu durchdringen, indem für jeden Schritt die Schrittweite adaptiv als die Distanz des nächsten Objektpunktes gewählt wird. Dieser liegt natürlich nicht unbedingt in Stahlrichtung, in welchem Fall die Kreuzing von Strahl und Objekt sofort bestimmt wären. Die Distanz ist aber nie größer als der nächste Punkt in Stahlrichtung. Somit ist die Korrektheit des Algorithmus garantiert.

Es ist besonders geschickt im Rendering von pathologischen Oberflächen. Zerknitterte und grobe impliziten Oberflächen werden durch Funktionen mit diskontinuierlichen oder nicht definite Ableitungen definiert.

Wer mehr wissen will, sollte sich auf jeden Fall das ganze Paper (englisch) durchlesen.

Sphere-Tracing