图像生成系统和方法技术方案

一种用于执行光线追踪处理的系统，该系统包括：层次包围盒标识单元，其可操作以标识用于生成虚拟环境的图像的层次包围盒结构，所述层次包围盒结构包括关于所述虚拟环境内的一个或多个表面的信息，层次包围盒选择单元，其可操作以根据入射光线的方向丢弃所述层次包围盒结构的一个或多个元素，以及光线追踪单元，其可操作以使用剩余的层次包围盒元素执行光线追踪处理。

【技术实现步骤摘要】
图像生成系统和方法
本公开涉及图像生成系统和方法。
技术介绍
光线追踪是一种渲染技术，近年来由于其能够生成高度的视觉真实感而受到广泛关注。光线追踪通常用于模拟图像内的多种光学效果，诸如反射、阴影和色差。这对于任何基于计算机的图像生成处理都是有用的，例如，对于电影中的特殊效果以及为计算机游戏生成图像。尽管已经讨论了此类技术并使用了相当长的时间，但是直到最近，处理硬件才变得足够强大，以便能够实现具有可接受的低延迟的光线追踪技术，以用于实时应用或至少在一段内容内的更广泛的使用。这样的技术通过从相机追踪场景中每个像素的光线来有效地确定场景中对象的视觉属性。当然，这是一个相当耗费计算的处理，预计将使用大量像素来显示场景，并且即使对于较简单的场景(诸如反射很少的场景等)，也可能导致大量计算。鉴于此，扫描线渲染和其他渲染方法通常是优选的渲染方法，其中，尽管图像质量较低，但延迟仍然被认为是重要的。试图改善与基于光线追踪的方法相关联的渲染时间的一种技术是使用包围盒(boundingvolume)表示对象的分组。包围盒的使用是有利的，因为可以通过光线一起测试一组对象的相交，而不是基于每个对象来测试。这可能意味着减少相交测试的时间，并且通过使用代表对象的简化形状(诸如框或球体)来简化每个测试的计算。然而，尽管原则上是有利的，但是定义适当的包围盒结构的挑战可能是有问题的。光线追踪作为可以增加所生成视频内容的感知真实感的技术，对于虚拟现实(VR)应用尤为重要。在这样的应用中，当然希望增加所提供的视觉的真实感，以改善内容观看者(诸如头戴式显示设备(HMD)的用户)所体验的沉浸感。但是，VR应用对较长的渲染时间特别敏感，因此光线追踪技术并未在这些情况下广泛使用。因此，期望以允许在不将图像渲染处理的延迟时间增加到不期望的水平的情况下生成真实图像的方式来实现光线追踪算法。
技术实现思路
在以上问题的背景下产生了本公开。本公开由权利要求1限定。本公开的其他各个方面和特征在所附权利要求中定义。附图说明现在将参考附图通过示例的方式描述本专利技术的实施例，其中：图1示意性地示出了层次包围盒(boundingvolumehierarchy)；图2示意性地示出了包围盒；图3示意性地示出了多个包围盒；图4示意性地示出了三维空间中的立方体；图5示意性地示出了二维分组；图6示意性地示出了带有入射光线的图5的分组；图7示意性地示出了可选的二维分组；图8示意性地示出了其中提供了多个不相关的BVH的示例性BVH结构；图9示意性地示出了其中提供了单个BVH的示例性BVH结构；图10示意性地示出了其中提供了多个相关的BVH的示例性BVH结构；图11示意性地示出了用于执行光线追踪处理的系统；图12示意性地示出了用于生成在光线追踪处理中使用的BVH的系统；图13示意性地示出了用于执行光线追踪处理的方法；和图14示意性地示出了用于生成在光线追踪处理中使用的BVH的方法。具体实施方式本公开涉及一种系统和方法，通过该系统和方法，层次包围盒(BVH)用于生成有关对象移动通过的能力和环境的信息。这与BVH的传统用法不同，在BVH的传统用法中，BVH用于以有序的方式表示对象，从而可以更有效地执行光线追踪(即图形渲染)技术。图1示意性地示出了BVH的简单示例；在此示例中，每个框(包围盒)表示给定细节级别下的一个或多个对象。每个框都包含在层级中位于其上方的框中，例如，框110包含有关环境中所有对象的信息，而每个框120包含对象的子集。这些子集可以以任何合适的方式确定，尽管通常认为，将环境内彼此靠近的对象分组在一起并用相同的包围盒表示的方法是优选的。可以以任何合适的方式确定每个级别的细节等级，并且BVH可以具有定义的最大细节等级。例如，BVH可以以表示对象的分组的包围盒终止，这将导致粗略的表示，但是会减小其尺寸并且可以非常快地遍历。可替代地，BVH可以以表示对象部分的包围盒终止，虽然这提供了对象的更好近似，但是当然，这提供了更大的BVH，并且可能需要更长的遍历时间。可以将BVH定义为包含两者的元素，使得某些对象比其他对象具有更细的/更粗略的表示。BVH可以通过多种方式生成，每种都有其自身的优点和缺点。例如，可以采用自顶向下的方法，其中从可能的最大集合开始定义包围盒。也就是说，将输入(诸如环境中的对象集或这些对象的表示)划分为两个或多个子集，然后分别细分这些子集。即从框110开始生成包围盒，然后继续到框120等。尽管这表示了快速的实现，但通常会导致BVH效率低下，从而可能导致整体尺寸变大或可通行性不便。可替代的方法是自下而上的方法。在这种方法中，包围盒是从BVH中的最小盒开始定义的。在图1的示例中，这意味着先定义包围盒140，然后再向上扩展到包围盒130。虽然通常可以生成比自顶向下方法更好(即更有效)的BVH，但是其可以有效实施的挑战更大。这些方法中的每一种都需要有关可用的所有对象的信息，然后才可以生成BVH；这当然在许多应用中是可以接受的，但是在其他应用中，可能优选是能够实时生成BVH。可以考虑的第三种方法是插入方法。这些可以实时执行，并且可以通过以每个对象为基础将对象插入BVH的包围盒中来执行。这意味着在插入时仅需要有关该对象的信息。插入方法涵盖了广泛的相关方法，在这些方法中，以标识最佳放置或合适放置的方式确定对象的放置。例如，可以定义功能，该功能评估插入对BVH的影响(就尺寸或可通行性等而言)，并且以最小化或以其他方式减小对BVH的影响的方式执行插入。当然，任何其他合适的方法都可以被认为与本公开的教导兼容，而不限于上面讨论的那些。可以使用BVH和相关联的包围盒来表示任何合适的输入数据。例如，视频游戏可以提供合适的输入数据源来生成这种结构。在这种情况下，输入信息可以是关于虚拟对象的数据，这些数据定义了它们各自的维度和位置。同样，可以将描述真实环境的信息用作信息源，例如，可以从真实环境的图像以及该环境中的对象生成信息，并且可以将该信息用于生成BVH，以用于渲染该环境的图像。图2和3示意性地示出了在光线追踪算法中的包围盒的使用。图2示意性地示出了要在其中追踪光线的视窗200，例如，这可以是虚拟环境中要呈现给观看者的相机视图。该场景包括对象210，该对象被包围盒220包围。与其测试每个光线与构成对象210的每个多边形的相交(可能是相当多的数量)，不如仅测试相对于包围盒220的相交。当然，任何不与包围盒220相交的光线都不会与形成对象210的多边形相交，尽管当然光线可能会与不会与形成对象210的多边形相交的包围盒220相交。例如，如果要测试一百条光线的相交，则在此阶段只需进行一百次测试，因为每个光线只有一个对象(包围盒220)进行测试，而不是一百乘以构成对象210的多边形的数量。图3示出了包围盒220的放大版本，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于执行光线追踪处理的系统，所述系统包括：/n层次包围盒标识单元，其能够操作以标识用于生成虚拟环境的图像的层次包围盒结构，所述层次包围盒结构包括关于所述虚拟环境内的一个或多个表面的信息；/n层次包围盒选择单元，其能够操作以根据入射光线的方向丢弃所述层次包围盒结构的一个或多个元素；以及/n光线追踪单元，其能够操作以使用剩余的层次包围盒元素执行光线追踪处理。/n

【技术特征摘要】
20191129 GB 1917425.91.一种用于执行光线追踪处理的系统，所述系统包括：
层次包围盒标识单元，其能够操作以标识用于生成虚拟环境的图像的层次包围盒结构，所述层次包围盒结构包括关于所述虚拟环境内的一个或多个表面的信息；
层次包围盒选择单元，其能够操作以根据入射光线的方向丢弃所述层次包围盒结构的一个或多个元素；以及
光线追踪单元，其能够操作以使用剩余的层次包围盒元素执行光线追踪处理。


2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述层次包围盒结构包括具有多个节点的单个层次包围盒，每个节点对应于相应取向或取向范围的表面，并且
所述层次包围盒选择单元能够操作以丢弃所述层次包围盒的一个或多个节点。


3.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述层次包围盒结构包括多个层次包围盒，每个层次包围盒对应于相应取向或取向范围的表面，并且
所述层次包围盒选择单元能够操作以丢弃一个或多个层次包围盒。


4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述多个层次包围盒中的两个或多个共享一个或多个节点。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述层次包围盒选择单元能够操作以根据所述入射光线的方向来确定要用于光线追踪的层次包围盒元素组。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述层次包围盒选择单元能够操作以丢弃一个或多个层次包围盒元素，所述一个或多个层次包围盒元素对应于其取向与所述入射光线共享至少第一矢量分量符号的表面。


7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述层次包围盒结构包括根据所述表面取向来标识所述表面的分组的信息。

【专利技术属性】
技术研发人员：R伦纳迪，
申请(专利权)人：索尼互动娱乐股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP