一种生成追踪路径的方法、装置及计算机存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种生成追踪路径的方法、装置及计算机存储介质；该方法可以包括：通过遍历场景中的图元，计算获得各图元与目标点之间的遮挡数目；其中，所述遮挡数目用于表征各所述图元与目标点之间的直线所穿过的表面数目；根据遮挡数目的下降方向，生成用于路径追踪的备选采样光线路径；根据设定的光线转移数目从所述备选采样光线路径中确定目标采样光线路径；基于所有目标采样光线路径，确定所述路径追踪的渲染结果。

A method, device and computer storage medium for generating trace path

【技术实现步骤摘要】
一种生成追踪路径的方法、装置及计算机存储介质
本专利技术实施例涉及图形处理器（GPU，GraphicsProcessingUnit）
，尤其涉及一种生成追踪路径的方法、装置及计算机存储介质。
技术介绍
三维（3D）渲染可以指将3D对象的数据合成为在相机的给定视点观察到的图像的图像处理过程，而作为渲染方法的一个实例，光线追踪技术可以包括通过追踪沿着从相机的视点朝向图像的每个像素发射光线的入射光路径来生成图像。而对于一个同时具有光线追踪功能以及常规图形渲染管线功能的GPU芯片来说，光线追踪渲染管线通常与常规的图形渲染管线在逻辑上是相互分割的。对于GPU使用光线追踪渲染且需要渲染全局光照的情况下，路径追踪渲染方法是一种常用的方案。在实施路径追踪的渲染方法过程中，需要在光源和视点之间生成大量的光线路径，举例来说，对于后向路径追踪而言，就需要从视点出发，进行规定次数不超过的随机行走（即可以视为一个离散马尔科夫过程），最终抵达光源；对于前向路径追踪而言，需要从光源出发，进行规定次数不超过的随机行走，最终抵达视点；对于双向路径追踪而言，则是同时从光源和视点进行随机行走，共同拼成一条行走次数为的路径。上述示例以及包括其它常规的基于路径追踪的渲染方案，在实施过程中发现均具有一个共同的缺点，即在生成追踪路径过程中，由于光线每一步对应的马尔科夫转移概率具有随机性，从而造成生成路径的盲目性，导致大量的发射光线无法在规定的随机行走次数之内抵达目标，从而造成算法效率的低下；并且还导致在一些视点位置或者光源位置比较隐蔽的情形下，由于难以找到视点和光源之间的路径，从而造成噪点大量生成，极大的降低了渲染效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种生成追踪路径的方法、装置及计算机存储介质；能够在实施路径追踪的渲染方法过程中提高追踪路径的生成效率，降低实施路径追踪的渲染方法的计算量。本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种生成追踪路径的方法，所述方法包括：通过遍历场景中的图元，计算获得各图元与目标点之间的遮挡数目；其中，所述遮挡数目用于表征各所述图元与目标点之间的直线所穿过的表面数目；根据遮挡数目的下降方向，生成用于路径追踪的备选采样光线路径；根据设定的光线转移数目从所述备选采样光线路径中确定目标采样光线路径；基于所有目标采样光线路径，确定所述路径追踪的渲染结果。在一些示例中，所述通过遍历场景中的图元，计算获得各图元与目标点之间的遮挡数目，包括：针对所述场景中被遍历的每个图元，通过连接所述图元中点和目标点生成所述图元对应的连接线；其中，所述连接线的方向由所述目标点指向所述图元中点；基于所述图元的法向量和所述图元对应的连接线方向，根据所述连接线沿其方向所穿过的不透明单侧法向的表面和不透明双侧法向的表面，确定所述图元与目标点之间的遮挡数目。在一些示例中，相应于双向路径追踪，所述图元与目标点之间的遮挡数目，包括所述图元相对于光源遮挡数目和所述图元相对于视点遮挡数目。在一些示例中，所述根据遮挡数目的下降方向，生成用于路径追踪的备选采样光线路径，可以包括：基于光线当前所处图元随机发射出射线，按照遮挡数目小于所述光线当前所处图元的遮挡数目，从与所述射线产生交点的图元中选择备选图元；根据所述备选图元确定所述光线当前所处图元的第一转移概率密度函数；以所述光线当前所处图元的采样双向反射分布函数的转移概率密度函数为第二转移概率密度函数；根据所述第一转移概率密度函数和所述第二转移概率密度函数确定所述光线基于当前所处图元的前进方向；所述光线沿所述前进方向到达下一所处图元，并根据所述下一所处图元的第一转移概率密度函数和第二转移概率密度函数确定所述光线基于所述下一所处图元的采样方向，直至获得一条备选采样光线路径。在一些示例中，相应于双向路径追踪，若当前光线位于光源子路径，则转移概率密度是光源子路径上两个图元之间的转移概率密度；若当前光线位于视点子路径，则转移概率密度是视点子路径上两个图元之间的转移概率密度；且，所述采样光线路径由光源子路径和视点子路径连接而成；且，对于直接检测可见性后连接产生的子路径，对应的转移概率为1。在一些示例中，所述根据设定的光线转移数目从所述备选采样光线路径中确定目标采样光线路径，包括：按照设定的光线转移数目从所有备选采样光线路径中选取获得光线转移数目不超过所述设定的光线转移数目的备选采样光线，并将所述光线转移数目不超过所述设定的光线转移数目的备选采样光线确定为目标采样光线路径。在一些示例中，所述基于所有目标采样光线路径，确定所述路径追踪的渲染结果，包括：从所述目标采样光线路径中，将相同光线转移数目的目标采样光线路径划分为目标采样光线路径组；获取各目标采样光线路径组对应的估计值，其中，所述估计值用于表征所述目标采样光线路径组对所述场景的全局光照效果的贡献程度；根据所述估计值确定所述路径追踪的渲染结果。第二方面，本专利技术实施例提供了一种生成追踪路径的装置，所述装置包括：遍历部分、生成部分、确定部分和渲染部分；其中，所述遍历部分，经配置为：通过遍历场景中的图元，计算获得各图元与目标点之间的遮挡数目；其中，所述遮挡数目用于表征各所述图元与目标点之间的直线所穿过的表面数目；所述生成部分，经配置为：根据遮挡数目的下降方向，生成用于路径追踪的备选采样光线路径；所述确定部分，经配置为：根据设定的光线转移数目从所述备选采样光线路径中确定目标采样光线路径；所述渲染部分，经配置为：基于所有目标采样光线路径，确定所述路径追踪的渲染结果。第三方面，本专利技术实施例提供了一种GPU，所述GPU包括第二方面所述的一种生成追踪路径的装置。第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有生成追踪路径的程序，所述生成追踪路径的程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述的一种生成追踪路径的方法的步骤。本专利技术实施例提供了一种生成追踪路径的方法、装置及计算机存储介质；根据遮挡数目下降方向生成采样光线路径，根据下降方向引导快速寻找采样光线，避免了常规方案中通过马尔科夫随机行走过程所导致的盲目性，降低路径追踪渲染过程中的计算量，实现了对路径追踪渲染进行加速。此外，通过结合常规的图形渲染管线计算每个图元与目标点（光源或者视点）之间的遮挡数目，充分利用了图形渲染管线的并行计算能力，提升了计算处理效率。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种计算装置框图。图2为说明图1中的处理器、GPU和系统存储器的实例实施方案的框图。图3为本专利技术实施例提供的一种生成追踪路径的方法流程示意图。图4为本专利技术实施例提供的图元与目标点之间遮挡数目的示意图。图5为本专利技术实施例提供的图元法向量背向目标点的反射示意图。图6为本专利技术实施例提供的一种示例性的场景示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生成追踪路径的方法，其特征在于，所述方法包括：/n通过遍历场景中的图元，计算获得各图元与目标点之间的遮挡数目；其中，所述遮挡数目用于表征各所述图元与目标点之间的直线所穿过的表面数目；/n根据遮挡数目的下降方向，生成用于路径追踪的备选采样光线路径；/n根据设定的光线转移数目从所述备选采样光线路径中确定目标采样光线路径；/n基于所有目标采样光线路径，确定所述路径追踪的渲染结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种生成追踪路径的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过遍历场景中的图元，计算获得各图元与目标点之间的遮挡数目；其中，所述遮挡数目用于表征各所述图元与目标点之间的直线所穿过的表面数目；
根据遮挡数目的下降方向，生成用于路径追踪的备选采样光线路径；
根据设定的光线转移数目从所述备选采样光线路径中确定目标采样光线路径；
基于所有目标采样光线路径，确定所述路径追踪的渲染结果。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过遍历场景中的图元，计算获得各图元与目标点之间的遮挡数目，包括：
针对所述场景中被遍历的每个图元，通过连接所述图元中点和目标点生成所述图元对应的连接线；其中，所述连接线的方向由所述目标点指向所述图元中点；
基于所述图元的法向量和所述图元对应的连接线方向，根据所述连接线沿其方向所穿过的不透明单侧法向的表面和不透明双侧法向的表面，确定所述图元与目标点之间的遮挡数目。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，相应于双向路径追踪，所述图元与目标点之间的遮挡数目，包括所述图元相对于光源遮挡数目和所述图元相对于视点遮挡数目。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据遮挡数目的下降方向，生成用于路径追踪的备选采样光线路径，包括：
基于光线当前所处图元随机发射出射线，按照遮挡数目小于所述光线当前所处图元的遮挡数目，从与所述射线产生交点的图元中选择备选图元；
根据所述备选图元确定所述光线当前所处图元的第一转移概率密度函数；
以所述光线当前所处图元的采样双向反射分布函数的转移概率密度函数为第二转移概率密度函数；
根据所述第一转移概率密度函数和所述第二转移概率密度函数确定所述光线基于当前所处图元的前进方向；
所述光线沿所述前进方向到达下一所处图元，并根据所述下一所处图元的第一转移概率密度函数和第二转移概率密度函数确定所述光线基于所述下一所处图元的采样方向，直至获得一条备选采样光线路径。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，相应于双向路径追踪，若当前光线位于光源子路径，则转移概...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，张竞丹，樊良辉，李洋，刘奔，
申请(专利权)人：南京芯瞳半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32