[发明专利]用于多级光线跟踪的方法和装置

说明书

背景技术

光线跟踪是一种在许多应用程序和上下文中变得越来越通用的图形渲染技术。例如，光线跟踪可用于计算关于图形场景的全局光照求解。一般而言，光线跟踪可在计算机图形学中用于通过使一根或多根光线从由光线的位置向量描述的有利位置沿着由光线的方向向量描述的视线射出来确定可视性。确定沿该视线的最近的可视表面需要关于相对虚拟场景内的所有几何结构的交点有效测试光线并保留最近的交点。

然而，确定每一光线与场景的几何的交点在计算上复杂且资源密集，由此限制了实时光线跟踪求解。

附图说明

图1是根据本发明的场景和AS树的示例性图示。

图2是根据本发明的某些实施例的说明性AS树。

图3是根据本发明的某些实施例的穿过一单元射出的光线的说明性例子。

具体实施方式

一般而言，光线跟踪涉及跟踪穿过表示场景中分布的物体的加速结构(AS)的光线的轨道。AS可以是场景中的物体的空间有序数据库表示。与独立地基于每一根光线的遍历相反，本文的实施例提供依赖于遍历AS的光束的AS的光线跟踪遍历。光束表示光线的集合或组。在某些实施例中，光线的分组基于组成该光束的光线的共享特性的共同性。在某些实施例中，包含在一光束中的光线的集合或组越大，则可由本文的进程和系统获得的每根光线的工作分摊越大。

图1是根据本发明的某些实施例的示例性场景和与该场景对应的AS的描述。图1包括场景105和射入场景中的光束110。光束110包括像素115的不同的组(例如，16个)。AS 120是场景105的几何表示。在试图确定光束110与场景105中的物体交点的过程中，通过从顶部至底部遍历AS 120来查询AS 120，以确定光束110的光线与场景105的物体的交点。根据本文的实施例，相对AS评价光束，以确定用于AS遍历的入口点。

当光束的评价向下通过AS 120的分层时，在某些实施例中光束可被细分为子光束，或者在某些实施例中细分为各光线，或者在某些其它的实施例中根据需要细分。

根据本文的某些实施例，光束110包括合理的相干光线的集合，并且利用该光束遍历AS。在光束110向下通过AS 120时，将排除部分AS不做进一步考虑。该排除从考虑中去除了对于最终结果没有影响的那部分AS。即，对光束没有影响的部分场景(即，保证不包括任何与组成光束的管线的交点)被从进一步的考虑中排除，并且仍要调查的那部分AS变得越来越小。

继续关于光束评价AS，直到到达整个光束不能作为整体前进的点125。该位置或点在本文中被称为入口点。入口点125被记录或标记用于进一步的处理。入口点125可指示这样的点，在该点处光束110内的每根光线可进入AS 120。然后每根光线用于遍历AS，因为光束作为一个整体不能前进穿过AS。可在共同的入口点125开始跟踪穿过AS 120的每根光线。

在某些情况下，指示关于各根光线的AS遍历的开始点的入口点不在AS结构的顶部，而相反在AS的更下部。同样，相对AS的光束评价包括排除对遍历结果没有影响的部分AS。因此，不需要为光束遍历AS的排除部分。如此，关于组成光束的光线查询的部分AS较佳地小于整个AS 120。同样，利用光束和本文的遍历方法来处理AS 120遍历的计算负载可小于利用各根光线遍历整个AS 120的计算负载。

在某些实施例中，组成光束的光线可各自拥有与组合在一起以形成光速的光线间的相干性相对应的某些共同特性。在某些实施例中，包括在光束中的光线的组各自具有以下性质：

(i)对于任何给定的轴对齐的平面，可计算包含所有可能的光线/平面交点的平面内的矩形。该矩形不必紧配合。方程式1

(ii)所有的光线方向相同(例如，光线方向的x、y和z投影具有相同的符号)

现在讨论根据本文的某些实施例的用于确定有关光束的共同入口点的示例性进程。该进程在某些方面是AS树中的可视节点的深度优先遍历，它允许在遭遇到将不会进一步有助于遍历进程的最后结果的节点时从遍历进程中退出。

在开始步骤中，通过利用例如遵守以上的方程式(1)的光束的平截头裁剪(frustum culling)算法以深度优先的顺序来遍历AS(例如，120)。当在AS的二进制节点处评价光束时，保证不与光束相交的AS的所有子节点将从进一步的处理和考虑中排除。

注意，可在该进程的该操作中使用任何平截头裁剪算法。