生成分层加速结构并进行相交测试的方法技术

提供生成分层加速结构并进行相交测试的方法

【技术实现步骤摘要】
生成分层加速结构并进行相交测试的方法、光线跟踪系统
[0001]本申请是申请号为
201810772431.8、
专利技术名称为“用于光线跟踪的混合层级”并且申请日为
2018
年
07
月
13
日的专利技术申请的分案申请
。


[0002]本专利技术涉及图像处理，更具体地，本专利技术涉及用于光线跟踪的图像处理
。

技术介绍

[0003]光线跟踪系统可以模拟在其中光线
(
例如光的光线
)
与场景相互作用的方式
。
例如，光线跟踪技术可以被用在图形绘制系统中，该图形绘制系统被配置为根据3‑
D
场景描述产生图像
。
图像可以是具有照片真实感的，或实现其他目标
。
例如，动画电影可以使用3‑
D
绘制技术来产生
。3D
场景的描述通常包括限定场景中的几何形状的数据
。
该几何形状数据通常根据图元来限定，图元通常是三角形图元，但有时可以是其他形状，诸如其他多边形
、
线或点
。
[0004]光线跟踪模仿光线与场景中物体的自然相互作用，精细的绘制特征可以自然地从光线跟踪3‑
D
场景中出现
。
光线跟踪可以对逐个像素级别相对容易地被并行化，因为像素通常是相互独立的
。
然而，由于在诸如环境遮挡
、
反射
、
焦散等的情况下3‑
D
场景中的光线的分布式的和不同的位置和行进方向，很难对光线跟踪中涉及的处理进行流水线化
。
光线跟踪允许逼真的图像被绘制，但通常需要高水平的处理能力和大的工作存储器，使得光线跟踪可能难以实现以实时绘制图像
(
例如，用于游戏应用
)
，尤其是在可能对硅区域
、
成本和功耗有严格的限制的设备上，诸如在移动设备
(
例如智能手机
、
平板电脑
、
笔记本电脑等
)
上
。
[0005]在非常广泛的层级上，光线跟踪涉及：
(i)
标识场景中的光线和几何形状
(
例如，图元
)
之间的相交，以及
(ii)
响应于标识相交执行一些处理
(
例如，通过执行着色器程序
)
以确定相交如何影响正在被绘制的图像
。
着色器程序的执行可能导致更多光线被发射到场景中
。
这些更多的光线可以被称为“二次光线”。
[0006]在标识场景中的光线和几何形状之间的相交时许多处理被涉及
。
在一种非常初级的方法中，每个光线可以针对场景中的每个图元被测试，然后当所有相交命中被确定时，最近的相交可以被标识
。
对于可能具有数百万或数十亿个图元的场景
(
其中要被处理的光线的数目也可能是数百万
)
，这种方法是不可行的
。
所以，光线跟踪系统通常使用加速结构，该加速结构以可以减少用于相交测试所需的工作的方式表征场景中的几何形状
。
然而，即使使用当前最先进的加速结构，也难以以适合于实时绘制图像的速率
(
例如，用于游戏应用
)
执行相交测试，特别是在对硅区域
、
成本和功耗具有严格的限制的设备上，诸如在移动设备
(
例如智能手机
、
平板电脑
、
笔记本电脑等
)
上
。

技术实现思路

[0007]本
技术实现思路
被提供以简化的形式来介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步被描述
。
本
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的技术主题的关键特征或必要特
征，也不旨在被用于限制所要求保护的技术主题的范围
。
[0008]提供了一种在光线跟踪系统中执行相交测试以用于绘制
3D
场景的图像的计算机实现的方法，该方法包括：
[0009]通过以下方式遍历分层加速结构：
[0010]根据第一遍历技术遍历分层加速结构的一个或多个较高级别的节点，上述第一遍历技术是深度优先遍历技术；以及
[0011]根据第二遍历技术遍历分层加速结构的一个或多个较低级别的节点，上述第二遍历技术不是深度优先遍历技术；
[0012]其中上述遍历分层加速结构的结果被用于绘制
3D
场景的图像
。
[0013]提供了一种光线跟踪单元，该光线跟踪单元被配置为执行相交测试以用于绘制
3D
场景的图像，该光线跟踪单元包括：
[0014]相交测试逻辑，被配置为访问分层加速结构并通过以下方式遍历分层加速结构：
[0015]根据第一遍历技术遍历分层加速结构的一个或多个较高级别的节点，上述第一遍历技术基于深度优先遍历技术；以及
[0016]根据第二遍历技术遍历分层加速结构的一个或多个较低级别的节点，上述第二遍历技术不是深度优先遍历技术；以及
[0017]处理逻辑，被配置为使用遍历分层加速结构的结果以用于绘制
3D
场景的图像
。
[0018]第二遍历技术可以基于广度优先遍历技术，其中节点与光线的相交测试基于节点数据和光线数据的可用性
(
例如，使用调度方案
)
来调度
。
例如，分层加速结构的一个或多个较低级别的节点可以根据第二遍历技术通过将相交测试工作项收集到要被并行执行的集合中来遍历，其中相交测试工作项标识要被用于相交测试的光线和节点，并且其中工作项集合基于集合中的工作项的数目被调度以执行
。
[0019]根据深度优先遍历技术遍历分层加速结构的一个或多个较高级别的节点可以包括使用度量来确定下降分层加速结构的节点的顺序
。
该度量可以包括：
(i)
距离度量分量，其中该距离度量分量被布置为使得较近的节点在较远的节点之前被下降；
(ii)
遮挡度量分量，其中该遮挡度量分量被布置为使得具有较多遮挡几何形状的节点在具有较少遮挡几何形状的节点之前被下降；
(iii)
相交长度度量分量，其中该相交长度度量分量被布置为使得具有较长相交间隔的光线的节点在具有较短相交间隔的光线的节点之前被下降
(
其中，用于光线和节点的相交间隔是光线进入由节点表示的体积的点与光线离开体积的点之间的距离
)
；和
/
或
(iv)
先前相交度量分量，其中相交数目的指示被存储以用于一个或多个较高级别的不同节点，并且其中先前相交度量分量被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种使用光线跟踪系统来绘制场景的图像的由计算机实现的方法，所述方法包括以下步骤：确定分层加速结构的节点，其中，所述分层加速结构的第一级别的节点具有空间细分结构，并且所述分层加速结构的第二级别的节点具有包围体结构，所述第一级别处于所述分层加速结构内的与所述第二级别不同的级别；以及作为场景的图像的绘制的一部分，使用所述分层加速结构
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述分层加速结构的所述第一级别的每个节点具有所述空间细分结构，并且所述分层加速结构的所述第二级别的每个节点具有所述包围体结构
。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一级别处于在所述分层加速结构内的比所述第二级别高的级别
。4.
根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括：接收用于位于所述场景中的图元的图元数据，其中，基于所接收的图元数据来确定所述分层加速结构的所述节点；以及存储所述分层加速结构以在相交测试中使用
。5.
根据权利要求4所述的方法，其中，所述确定所述分层加速结构的节点包括标识哪些图元存在于所述场景之内的体积元素之内
。6.
根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述分层加速结构的所述节点表示在所述场景之内的体积元素，其中，图元指示被存储用于所述分层加速结构的叶节点，以指示存在于与相应的所述叶节点对应的所述体积元素之内的图元
。7.
根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一级别是在所述分层加速结构的顶部处的一个或多个高级别中的一个级别，并且其中，所述第二级别是在所述分层加速结构中在所述一个或多个高级别以下的一个或多个低级别中的一个级别
。8.
根据权利要求7所述的方法，其中，所述一个或多个低级别的节点表示所述分层加速结构之内的多个子层级，并且其中，所述子层级的根节点被表示为所述分层加速结构的所述一个或多个高级别之内的叶节点
。9.
根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述空间细分结构是：
(i)
网格结构，
(ii)
多级网格结构，
(iii)
八叉树结构，或
(iv)
空间分区结构
。10.
根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述包围体结构参考八叉树结构被限定
。11.
根据权利要求7所述的方法，其中，作为场景的图像的绘制的一部分使用所述分层加速结构包括进行相交测试，其中，所述相交测试通过以下动作遍历所述分层加速结构：根据第一遍历技术遍历所述分层加速结构的所述一个或多个高级别的节点，所述第一遍历技术是深度优先遍历技术；以及根据第二遍历技术遍历所述分层加速结构的所述一个或多个低级别的节点，所述第二遍历技术非深度优先遍历技术
。12.
根据权利要求
11
所述的方法，其中，所述第二遍历技术基于广度优先遍历技术
。13.
一种光线...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：想象技术有限公司，
类型：发明
国别省市：