用于划分空间索引的方法和系统技术方案

本发明专利技术的实施例提供了用于划分空间索引的设备和技术。在本发明专利技术的一个实施例中，图像处理系统可将空间索引划分成多个部分，以使得不同的处理单元可负责使射线遍历空间索引的不同部分。可基于任意多个因素来确定在哪里划分所述空间索引。例如，根据本发明专利技术的某些实施例，可划分空间索引以在多个处理单元中均匀地分布工作量（例如由实时性能度量来确定）。可基于节点的总数、叶节点的数目和将包括在每个所得到的分区中的基元的数目来划分空间索引以分布工作量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例通常涉及计算机处理领域。
技术介绍
根据三维场景渲染(render) 二维图像的过程通常被称为图像处 理。随着现代计算机工业的发展，图像处理也在发展。图像处理发展 的一个特定目标是使得三维场景的二维仿真或渲染尽可能逼真。渲染 逼真的图像的一个限制是现代监视器通过使用像素来显示图像。像素 是监视器上可被照亮的最小空间区域。大多数现代计算机监视器将使 用数十万或数百万像素的组合来构成整个显示或渲染的场景。各个像 素按照网格图案(grid pattern )布置，并且共同覆盖监视器的整个观 看区域。可照亮每个单个像素以渲染用于观看的最终图片。一种使用像素来将真实世界三维场景渲染到二维监视器上的技 术被称为光栅化(rasterization)。光栅化是采用以矢量格式表示的 二维图像(场景中几何物体的数学表示)并将该图像转换成用于在监 视器上显示的各个像素的过程。光栅化在快速渲染图形和使用数量相 对低的计算能力方面是有效的；但是，光栅化有一些缺点。例如，光 栅化经常缺乏真实性，这是由于光栅化并非基于光的物理性质，而是 基于投影到二维平面上的场景中三维几何物体的形状。而且，利用光 栅化渲染场景所需要的计算能力随着要渲染的场景的复杂度的增加 而直接攀升。随着图像处理变得更加逼真，所渲染的场景也变得更加 复杂。因此，由于光栅化随着复杂度而直接攀升，光栅化随着图像处 理的发展而受到不利影响。另一种利用像素来将真实世界三维场景渲染到二维监视器上的 技术被称为射线跟踪(ray tracing)。射线跟踪技术跟踪假想射线——7该射线的行为类似于光线——到要在计算机屏幕上渲染的三维场景 上的传播。所述射线从坐在计算机屏幕后的观看者的眼睛开始，穿过 组成计算机屏幕的像素射向所述三维场景。每根被跟踪的射线前进到 场景中并且可能与场景中的物体相交。如果射线与场景中的物体相 交，则该物体的性质和几个其他影响因素被用于计算使射线暴露出的 颜色和光的量或者该颜色和光的缺乏量。这些计算然后被用于确定被 跟踪的射线所通过的像素的最终颜色。对于单个场景要执行很多次跟踪射线过程。例如，可以针对显示中的每个像素跟踪单根射线。 一旦已经跟踪了足够数目的射线以确定 组成计算机屏幕的二维显示的所有像素的颜色，则可在计算机屏幕上 向观看者显示三维场景的二维合成。射线跟踪通常比光栅化更逼真地渲染真实世界的三维场景。这部 分是由于射线跟踪模拟了光在真实世界环境中如何传播和动作，而不 是如同光栅化中所实现的那样简单地将三维形状投影到二维平面上。 因此，利用射线跟踪渲染的图形更准确地在监视器上描绘了我们的眼 睛通常在真实世界中看到的场景。此外，随着场景变得更加复杂，射线跟踪在场景复杂度增长方面 比光栅化处理得更好。射线跟踪随着场景复杂度增加而对数攀升。这是由于如下事实即使场景变得更加复杂，也可投射相同数目的射线 到场景中。因此，跟光栅化不同，射线跟踪没有随着场景变得更加复 杂而在计算能力要求方面遭受不利影响。射线跟踪的一个主要缺点是渲染场景所需要的计算量大，因而所 需要的处理能力高。当需要快速渲染时，这会引起问题。例如，当图 像处理系统出于动画目的——例如在游戏控制台中——而渲染图形 时。由于射线跟踪的计算要求增加，难以足够快地渲染动画以使其看 起来逼真(逼真的动画大约为每秒20至24帧)。因此，需要更加有效的技术和设备来执行射线跟踪。
技术实现思路
8本专利技术的实施例通常提供用于执行射线跟踪的方法和装置。 根据本专利技术的第 一方面，提供一种用于划分具有节点的空间索引的方法，其中所述节点定义三维场景的有界体块(bounding volume )。所述方法通常包括提供第一处理单元和第二处理单元；以及将所述空间索引至少划分成第 一部分和第二部分，其中所述第 一处理单元可操作来执行与使射线遍历所述第一部分相关联的一个或多个算法，并 且其中所述第二处理单元可操作来执行与使射线遍历所述第二部分相关联的一个或多个算法。根据本专利技术的第二方面，提供一种用于遍历具有节点的空间索引 的方法，其中所述节点定义三维场景的有界体块。所述方法通常包括 通过创建至少一个经过所述空间索引的至少一个分支的分区边界，将 所述空间索引至少划分成第一分区和第二分区；产生进入所述场景中 的射线；通过采取从内部节点开始的分支直到到达叶节点，来遍历所 述空间索引，其中基于所述射线是否与由所述节点定义的有界体块相 交来采取分支；以及当采取了包含所述分区边界的所述分支时，将定 义所述射线的信息从第一处理单元传送到第二处理单元。根据本专利技术的第三方面，提供一种系统。所述系统通常包括具 有节点的空间索引，其中所述节点定义三维场景的有界体块；第一处 理单元；第二处理单元；以及图像处理系统。所述图像处理系统通常 被配置成将所述空间索引至少划分成第一部分和第二部分，其中所述 第一处理单元可操作来执行与使射线遍历所述第一部分相关联的一 个或多个算法，并且其中所述第二处理单元可操作来执行与使射线遍 历所述第二部分相关联的一个或多个算法。根据第四方面，提供 一 种用于划分具有节点的空间索引的计算机 程序，其中所述节点定义三维场景的有界体块，所述计算机程序包括适用于执行以下将所述空间索引至少划分成第一部分和第二部分的 步骤的程序代码手段，其中所述第一处理单元可操作来执行与使射线 遍历所述第一部分相关联的一个或多个算法，并且其中所述第二处理 单元可操作来执行与使射线遍历所述第二部分相关联的一个或多个9算法，当程序在计算机上运行时执行所述步骤。 附图说明现在参考以下附图，仅通过举例的方式说明本专利技术的优选实施例。图l说明根据本专利技术一个实施例的多核处理单元。图2和图6说明根据本专利技术实施例的多核处理单元网络。 图3是根据本专利技术 一个实施例的图像处理系统要渲染的示例性三 维场景。图4A-4C说明根据本专利技术的 一个实施例的、图像处理系统要渲染 的二维空间和图像处理系统要创建的相应空间索引。图5说明根据本专利技术的一个实施例的示例性的划分后的空间索引。具体实施例方式本专利技术的实施例提供了用于划分空间索引的设备和技术。在本发 明的一个实施例中，图像处理系统可将空间索引划分成多个部分，以 使得不同的处理单元可负责使射线遍历所述空间索引的不同部分。可 基于任意多个因素来确定在哪里划分空间索引。例如，根据本专利技术的 某些实施例，可划分空间索引以使得在多个处理单元中均匀分布工作 量。划分空间索引以均匀分布工作量可基于将被包括在每个所得到的 分区中的内部节点的数目、将被包括在每个所得到的分区中的叶节点 的数目、或者将被包括在每个所得到的分区中的基元(primitive)的 数目。下面参考本专利技术的实施例。但是应当理解本专利技术不限于特定的所 描述的实施例。相反，下面的特征和单元的任意组合——无论是否与 不同实施例相关——都被预期用于实施和实践本专利技术。而且，在不同 实施例中，相对于现有技术本专利技术都提供了大量优点。然而，虽然相 对于其他可能解决方案和/或相对于现有技术本专利技术的实施例可获得多个优点，但是特定优点是否由特定实施例实现并不是对本专利技术的限 制。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅仅是示意性的，并且 不被认为是所附权利要求的元素或限制，除非在权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于划分具有节点的空间索引的方法，其中所述节点定义三维场景的有界体块，所述方法包括：　提供第一处理单元和第二处理单元；以及　将所述空间索引至少划分成第一部分和第二部分，其中所述第一处理单元可操作来执行与使射线遍历所述第一部分 相关联的一个或多个算法，并且其中所述第二处理单元可操作来执行与使射线遍历所述第二部分相关联的一个或多个算法。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RA席勒，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]