BVH 构建与遍历库

注意：这是该库的第 2 版。请查看 v1 分支以获取该库较旧的第 1 版。

该库是一个用于 BVH 构建和遍历的小型独立库。它采用 MIT 许可证授权。

Example rendering generated by a path tracer using this library （场景由 Blend Swap 用户 MaTTeSr 提供，可在此处](https://www.blendswap.com/blend/18762)获取，以 CC-BY 3.0 协议分发）

性能

以下是该库与其他替代方案（Embree、 Fast-BVH 和 nanort）的对比：

Performance comparison with Embree, nanort, and Fast-BVH

功能

以下是本库支持的功能列表（相对于 v1 的变更以 [NEW] 标示）：

[NEW] 使用 std::span 而非原始指针的 C++20 接口，
提供直接访问各种构建器的低级 API，
[NEW] 根据所需的 BVH 质量级别选择最佳构建器的高级 DefaultBuilder API。
高质量、单线程的扫描式 SAH 构建器，
快速、中等质量、单线程的基于分箱的 SAH 构建器，灵感来自 I. Wald 的 “On Fast Construction of SAH-based Bounding Volume Hierarchies”，
快速、高质量、多线程的迷你树 BVH 构建器，灵感来自 P. Ganestam 等人的 “Rapid Bounding Volume Hierarchy Generation using Mini Trees”，
基于 D. Meister 和 J. Bittner 的 “Parallel Reinsertion for Bounding Volume Hierarchy Optimization” 的重插入优化器，
使用 T. Ize 的 “Robust BVH Ray Traversal” 的快速且鲁棒的遍历算法。
基于 T. Möller 和 B. Trumbore 的 “Fast, Minimum Storage Ray/Triangle Intersection” 的快速光线-三角形相交算法，
[NEW] 基于 J. Nah 和 D. Manocha 的 “SATO: Surface Area Traversal Order for Shadow Ray Tracing” 的用于阴影光线的表面积遍历顺序启发式方法，
快速的光线-球体相交例程，
[NEW] 序列化/反序列化接口，
[NEW] 支持可变数量的维度（例如支持 2D、3D、4D BVH）以及不同的标量类型（例如 float 或 double），
[NEW] 仅依赖标准库（并行化使用基于 std::thread 的自定义线程池），
[NEW] 库的高级部分提供了 C API。

构建

本库是纯头文件库，可以通过克隆或将其作为子模块添加来作为 CMake 子项目引入，例如在 <your-project>/contrib/bvh 中，然后向 <your-project>/CMakeLists.txt 添加以下内容：

add_subdirectory(contrib/bvh)
target_link_library(my_project PUBLIC bvh)

如果你想构建示例，请使用：

mkdir build
cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=<Debug|Release> -DENABLE_TESTING=ON
cmake --build .

C API

该库可以通过一组小型的高层 C 绑定来使用。这些绑定默认未启用，但可以通过使用 -DBVH_BUILD_C_API=ON 配置 CMake 来构建。此外，如果意图是在一个不依赖 C++ 标准库的纯 C 环境中使用该库，那么静态链接 C++ 标准库可能是一个好主意。可以通过在 CMake 命令行中添加标志 -DBVH_STATIC_LINK_STDLIB_C_API=ON 来实现。

用法

该库包含几个与 API 保持同步的示例：

一个基础示例，在一个由几个三角形组成的场景中追踪一条光线，
一个基准测试工具，展示了该库的功能。
一个序列化测试，展示了如何从文件保存和加载 BVH。
一个 C API 示例，展示了如何使用该库的 C 绑定。