用于光线和路径追踪的位移微网格制造技术

位移微网格

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光线和路径追踪的位移微网格
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求
2021
年9月
16
日提交的美国临时专利申请第
63/245,155
号的优先权，其全部内容通过引用并入本文
。
[0003]本申请涉及以下共同拥有的专利申请，其中每一个都通过引用并入本文以用于所有目的，就好像本文明确阐述的那样：
[0004]2022
年9月
16
日提交的标题为“微网格，用于计算机图形的结构化几何体
(Micro
‑
Meshes,A Structured Geometry For Computer Graphics)”(21
‑
SC
‑
1926US02
；
6610
‑
126)
的美国专利申请第
17946235
号
(
上述临时专利申请和本申请在下文中统称为“微网格专利
(Micro
‑
Meshes Patent)”)
[0005]2022
年9月
16
日提交的标题为“加速实时三角形可见性测试
(Accelerating Triangle Visibility Tests For Real
‑
Time)”(22
‑
DU
‑
0175US01
；
6610
‑r/>124)
的美国专利申请第
17946221
号
(
以下称为“可见性专利
(Visibility Patent)”)
[0006]2022
年9月
16
日提交的标题为“位移微网格压缩
(Displaced MicroMesh Compression)”的美国专利申请第
xxxxxx
号
(
代理号：
22
‑
RE
‑
0948US01/6610
‑
129)(
以下称为“位移压缩专利
(Displacement Compression Patent)”)。


[0007]本技术涉及计算机图形学，并且更具体地涉及用于光线和路径追踪的位移映射
。
更具体地说，本文的技术涉及一种新的图元类型
——
位移微网格
(DMM)
和相关的加速数据结构和硬件电路
——
它使得高复杂度的几何体，能够同时最小化相关的构建器成本并保持高效的光线和路径追踪
。
[0008]
技术介绍
和
技术实现思路

[0009]交互式实时或近乎实时的图形系统无处不在，并且每天都变得越来越流行和有用
。
外科医生使用实时计算机图形来执行手术，机动车司机和飞行员使用实时计算机图形来驾驶他们的车辆，虚拟和增强现实用户使用实时计算机图形来增强他们对世界的体验和驾奴，游戏玩家和元宇宙探索者使用实时计算机图形导航想象场景，以及学生使用实时计算机图形来学习知识和技能
。
[0010]对于这些计算机图形应用程序中的许多应用程序，目标往往是日益复杂的场景的真实感
。
由于许多计算机图形场景由诸如三角形的多边形表示，因此评价或衡量现代计算机图形系统的一种方法是根据每秒多边形或三角形的性能来衡量它们的性能
。
现代图形处理单元
(GPU)
能够达到每秒
200
亿个三角形的处理速度
。
但即使是这个惊人的速度有时也不足以实现任意复杂场景的真实感
。
例如，在某些情况下，可能需要使用工具来转换非常复杂的物理场景的摄影测量扫描，例如沙漠峡谷
、
崎岖的山顶
、
海景
、
禅宗花园
、
泥滩
、
古代雕像或纪念碑，人类或任何其他复杂的对象到由非常小的三角形组成的三角形网格中，每个三角形都有位移
。
这样的表示可以提供惊人的真实感，但是使用传统的多边形图元合并这样的网格构建所谓的加速结构
(AS)(
其对于光线追踪通常包括包围体层次结构或
BVH)
变得非
常昂贵
。
[0011]就计算机图形技术而言，光栅化是一种产生从单个视点看到的图像的技术
。
它从一开始就是
GPU
的核心
。
现代
GPU
每秒可以生成超过
1000
亿个光栅化像素
。
这使得光栅化成为实时图形
(
如游戏
)
的理想选择
。
[0012]光线追踪
(
参见
Whitted
，“一种改进的用于阴影显示的照明模型
(An Improved Illumination Model For Shaded Display)”，第6届计算机图形学和交互技术年会论文集
(1979
年
))
是一种比光栅化更强大的技术
。
它不是局限于找出从单个点可见的内容，而是可以确定从许多不同方向的许多不同点可见的内容
。
从
NVIDIA
图灵
(Turing)
架构开始，
NVIDIA GPU
提供了专门的光线追踪硬件来加速这种困难的计算
。
如今，单个
GPU
每秒可以追踪数十亿条光线
。
[0013]能够追踪所有这些光线使得可以比光栅化更准确地模拟光在现实世界中的散射
。
路径追踪
——
其建立在光线追踪的基础上
——
可以准确地表示光在整个场景中的散射
。James Kajiya
在他的开创性论文“渲染方程
(The rendering equation)”SIGGRAPH 1986:143
–
150,doi:10.1145/15922.15902,ISBN 978
‑0‑
89791
‑
196
‑2中首次讨论了路径追踪
。
它被视为一种优雅的技术
——
已知最准确的方法
——
但它完全不切实际
。Kajiya
原始论文中的图像只有
256x 256
像素，但在一台比大多数人使用的计算机功能强大得多的昂贵的微型计算机上渲染它们需要7个多小时
。
但随着摩尔定律
(
该定律描述了芯片制造商每<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种图形系统，包括：处理器，存储器，以及光线追踪电路，其被连接到所述处理器和所述存储器，所述光线追踪电路被配置为执行以下操作，所述操作包括：接收表示多边形的数据，将所述多边形细分为更小的多边形，从而形成多边形网格；剔除所述网格的所述更小的多边形中的至少一些更小的多边形，以及测试所述网格的未剔除的更小的多边形的顶点以确定与输入光线相交
。2.
根据权利要求1所述的图形系统，其中所接收的数据包括顶点位移规范，并且所述光线追踪电路还被配置为基于所述顶点位移规范在
3D
空间中位移所述网格的顶点
。3.
根据权利要求2所述的图形系统，其中所述顶点位移规范包括位移偏差和
/
或比例，并且所述光线追踪电路被配置为基于所述位移偏差和
/
或比例在
3D
空间中位移所述网格的顶点
。4.
根据权利要求2所述的图形系统，其中所述顶点位移规范包括标量位移值
。5.
根据权利要求2所述的图形系统，其中所述标量位移值针对大小减小的更小的多边形具有降低的精度
。6.
根据权利要求1所述的图形系统，其中所述多边形包括三角形
。7.
根据权利要求1所述的图形系统，其中所述光线追踪电路被配置为递归地细分所述多边形并按照空间填充曲线所指示的顺序来处理产生的细分
。8.
根据权利要求1所述的图形系统，其中所述光线追踪电路被配置为通过测试包围所述网格的棱柱体与光线剪切空间中的光线的相交来剔除所述更小的多边形中的至少一些更小的多边形
。9.
根据权利要求1所述的图形系统，其中所接收的表示多边形的数据包括定义方向向量的至少一个基础多边形块，并且所述光线追踪电路被配置为对所述方向向量进行插值以定义重心栅格，所述重心栅格指定未剔除的多边形的所述顶点在
3D
空间中的位置
。10.
根据权利要求1所述的图形系统，其中所述光线追踪电路被配置为测试平行的四个更小的邻接多边形中的四边形与所述光线的相交
。11.
根据权利要求1所述的图形系统，其中所述光线追踪电路被配置为通过对与所述多边形相关联的方向向量进行线性插值以获得所述更小的多边形的方向向量，将所述多边形细分为四个更小的多边形
。12.
根据权利要求1所述的图形系统，其中所述网格默认是平面的或弯曲的，并且所述光线追踪电路被配置为相对于所述平面的或弯曲的网格位移每个更小的多边形
...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：辉达公司，
类型：发明
国别省市：