用于使用并行管道的图形处理的方法和设备技术

提供一种用于使用并行管道的图形处理的方法和设备。用于射线跟踪的设备和方法包括使用树加速结构（AS）的遍历（TRV）单元。TRV单元可包括：多个子管道单元，被配置为执行使用树AS的射线TRV所需的不同操作，并被配置为并行操作。

【技术实现步骤摘要】
用于使用并行管道的图形处理的方法和设备本申请要求于2012年8月16日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0089682号韩国专利申请的优先权，所述申请的公开通过引用合并于此。
在此公开的示例实施例涉及用于图形处理的方法和设备，更具体地说，涉及用于射线跟踪的方法和设备。
技术介绍
三维(3D)渲染是指用于处理从相机的给定视点观看的图像中的3D对象的数据的处理。在渲染技术中，光栅化通过显示场景中的3D对象来产生图像。射线跟踪通过跟踪入射光的路径来产生图像，其中，从相机的视点将所述入射光的射线射向图像的每个像素。射线跟踪具有使用光的物理性质(诸如，反射、折射、投射等)产生高质量图像的优点。然而，射线跟踪具有由于大量的基本运算而难以实现高速渲染方面的缺点。加速结构(AS)遍历(TRV)和射线基元相交测试(1ST)是作为用于确定射线跟踪的性能的主导因素的操作。AS TRV和射线基元1ST是对每个射线迭代执行几次到几十次的操作。AS基于空间分割。详细地，AS是指通过在空间上对将被渲染的场景对象进行分割而表示的数据结构,例如，网格、kd树、包围体层次(BVH)等。AS TRV和射线基元1ST利用射线跟踪中的基本运算的70%或更多，并消耗射线跟踪中的存储带宽的90%或更多。也就是说，AS TRV和射线基元1ST操作计算开销大，并且还消耗比较多的电量。为了实时实现，使用专用硬件。
技术实现思路
通过提供一种使用树加速结构(AS)的遍历(TRV)单元可实现上述和/或其他方面，所述TRV单元包括:多个子管道单元，被配置为或适用于执行使用树AS的射线TRV所需的不同操作并可并行操作。所述多个子管道单元可被配置为或适用于对不同射线并行执行TRV。所述多个子管道单元可包括:第一子管道单元，被配置为或适用于提取与被射线访问的树AS的节点相关联的数据；第二子管道单元，被配置为或适用于使用与射线相关联的数据和与节点相关联的数据来测试射线和节点的空间之间的相交；第三子管道单元，被配置为或适用于对与节点相关联的数据执行堆栈操作。所述TRV单元还可包括:高速缓存，被配置为或适用于将与节点相关联的数据提供给第一子管道单元。第一子管道单元、第二子管道单元和第三子管道单元中的至少一个可以是多个。可基于TRV单元对射线执行TRV所需的第一子管道单元、第二子管道单元和第三子管道单元的使用次数，来确定第一子管道单元的数量、第二子管道单元的数量和第三子管道单元的数量。所述TRV单元还可包括:第一交叉开关，被配置为或适用于将与输入射线相关联的数据分配给所述多个子管道单元中的与所述输入射线的状态相应的子管道单元。所述TRV单元还可包括多个输入缓冲器。所述多个输入缓冲器可被配置为或适用于存储被分配给所述多个子管道单元中的一个子管道单元的与至少一个射线相关联的数据。所述TRV单元还可包括:第二交叉开关，被配置为或适用于基于射线的状态将从所述多个子管道单元中的一个子管道单元输出的与射线相关联的数据重新发送到所述一个子管道单元或着色(shading)单元或相交测试(1ST)单元。所述TRV单元还可包括:第一输出缓冲器，被配置为或适用于存储从第二交叉开关输出并被发送到着色单元的与至少一个射线相关联的数据；第二输出缓冲器，被配置为或适用于存储从第二交叉开关输出并被发送到1ST单元的与至少一个射线相关联的数据。通过提供一种使用树AS的图像处理单元(GPU)可实现上述和/或其他方面，所述GPU包括至少一个TRV单元和至少一个1ST单元，所述至少一个1ST单元可被配置为或适用于使用树AS测试场景对象和射线之间的相交，所述至少一个TRV单元可包括多个子管道单元，并且所述多个子管道单元可被配置为或适用于执行使用树AS的射线TRV所需的不同操作，并被配置为或适用于并行操作。通过提供一种使用树AS的TRV方法实现上述和/或其他方面，所述方法包括:通过第一子管道单元提取与被射线访问的树AS的节点相关联的数据；通过第二子管道单元使用与射线相关联的数据和与节点相关联的数据来测试射线和节点的空间之间的相交；通过第三子管道单元对与节点相关联的数据执行堆栈操作，其中，所述提取、测试和执行的步骤可对不同射线并行执行TRV。所述TRV方法还可包括:通过高速缓存将与节点相关联的数据提供给第一子管道单元。第一子管道单元、第二子管道单元和第三子管道单元中的至少一个可以是多个。可基于TRV单元对射线执行TRV所需的第一子管道单元、第二子管道单元和第三子管道单元的使用次数，来确定第一子管道单元的数量、第二子管道单元的数量和第三子管道单元的数量。所述TRV方法还可包括:通过第一交叉开关将与输入射线相关联的数据分配给所述多个子管道单元中的与所述输入射线的状态相应的子管道单元。所述TRV方法还可包括:通过第二交叉开关基于射线的状态将从第一子管道单元、第二子管道单元和第三子管道单元中的一个子管道单元输出的与射线相关联的数据重新发送到所述一个子管道单元或着色单元或相交测试(1ST)单元。所述TRV方法还可包括:通过第一输出缓冲器存储从第二交叉开关输出并被发送到着色单元的与至少一个射线相关联的数据；通过第二输出缓冲器存储从第二交叉开关输出并被发送到1ST单元的与至少一个射线相关联的数据。通过提供一种用于执行射线跟踪的射线跟踪单元可实现上述和/或其他方面，所述射线跟踪单元包括:多个遍历单元，每个包括并行操作的多个子管道单元；多个相交测试单元，用于测试从所述多个遍历单元中的至少一个输出的射线和与树加速结构的叶节点相应的场景对象之间的相交。所述射线跟踪单元还可包括:射线调度单元，用于将输入的射线分配给至少一个遍历单元；射线调节单元，用于通过控制射线数据流动来调节所述多个遍历单元和所述多个相交测试单元之间的射线传输；缓冲器，用于在至少一个遍历单元完成遍历时，存储至少一个射线。所述射线跟踪单元还可包括:射线产生单元，用于产生射线并将产生的射线的数据提供给射线调度单元；着色单元，用于从缓冲器接收跟踪的射线，并用于使用跟踪的射线的数据来对跟踪的射线进行着色。遍历单元的高速缓存可从外部存储器的第一高速缓存接收与射线跟踪相关联的树加速结构数据，并且相交测试单元的高速缓存可从外部存储器的第二高速缓存接收与射线跟踪相关联的几何数据。遍历单元中的多个子管道单元中的每个可对不同射线并行执行不同遍历操作。例如，第一子管道单元可通过获得与树加速结构中的被第一射线访问的节点相关联的数据，来执行第一遍历操作；第二子管道单元可通过测试第二射线和与第二射线相应的节点的空间之间的相交，来执行第二遍历操作；第三子管道单元可通过对和与第三射线相应的节点相关联的数据执行堆栈操作，来执行第三遍历操作。第一子管道单元、第二子管道单元和第三子管道单元中的每个可同时执行第一遍历操作、第二遍历操作和第三遍历操作。实施例的另外的方面将在以下的描述中部分地进行阐述，并且从所述描述中部分将是显然的，或可通过本公开的实践被了解。【附图说明】通过结合附图对实施例进行的以下描述，这些和/或其他方面将变得清楚和更容易理解，其中:图1示出射线跟踪的示例；图2示出图形处理单元(GPU)和与GPU相关的实体的示例；图3至图6示出可能出现在使用单个管道(pipeline本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用树加速结构（AS）的遍历（TRV）单元，所述TRV单元包括：多个子管道单元，用于并行操作，并用于执行使用树AS的射线TRV所需的不同操作。

【技术特征摘要】
2012.08.16 KR 10-2012-00896821.一种使用树加速结构(AS)的遍历(TRV)单元，所述TRV单元包括: 多个子管道单元，用于并行操作，并用于执行使用树AS的射线TRV所需的不同操作。2.如权利要求1所述的TRV单元，其中，所述多个子管道单元适用于对不同射线并行执行 TRV。3.如权利要求1所述的TRV单元，其中，所述多个子管道单元包括: 第一子管道单元，用于提取与被射线访问的树AS的节点相关联的数据； 第二子管道单元，用于使用与射线相关联的数据和与节点相关联的数据来测试射线和节点的空间之间的相交； 第三子管道单元，用于对与节点相关联的数据执行堆栈操作。4.如权利要求3所述的TRV单元,还包括: 高速缓存，用于将与节点相关联的数据提供给第一子管道单元。5.如权利要求3所述的TRV单元，其中，第一子管道单元、第二子管道单元和第三子管道单元中的至少一个是多个。6.如权利要求3所述的TRV单元，其中，基于TRV单元对射线执行TRV所需的第一子管道单元、第二子管道单元和第三子管道单元的使用次数，来确定第一子管道单元的数量、第二子管道单元的数量和第三子管道单元的数量。7.如权利要求1所述的TRV单元,还包括:· 第一交叉开关，用于将与输入射线相关联的数据分配给所述多个子管道单元中的与所述输入射线的状态相应的子管道单元。8.如权利要求1所述的TRV单元,还包括: 多个输入缓冲器，用于存储被分配给所述多个子管道单元中的一个子管道单元的与至少一个射线相关联的数据。9.如权利要求1所述的TRV单元,还包括: 第二交叉开关，用于基于射线的状态将从所述多个子管道单元中的一个子管道单元输出的与射线相关联的数据重新发送到所述一个子管道单元或着色单元或相交测试(1ST)单J Li ο10.如权利要求9所述的TRV单元,还包括: 第一输出缓冲器，用于存储从第二交叉开关输出并被发送到着色单元的与至少一个射线相关联的数据； 第二输出缓冲器，用于存储从第二交叉开关输出并被发送到1ST单元的与至少一个射线相关联的数据。11.一种使用树加速结构(AS)的遍历(TRV)方法，所述TRV方法包括: 通过第一子管道单元提取与被射线访问的树AS的节点相关联的数据； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李源宗，辛容三，李在敦，金镇雨，朴贤相，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，公州大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：