[发明专利]实时亮度相关的细分

说明书

发明背景

在现代图形处理中，一种提供更多细节的常用技术是将场景的每一个多边形 细分为若干多边形以提高分辨率。典型的细分算法按每模型或者每场景为基础来工 作以把整个模型细分到给定的细分级别。结果是太多细分处于甚至没有照亮的区 域。一些系统使用静态层次细节(LOD)开关来改变与离照相机的距离相关的细 分级别。离照相机较近的物体使用能将几何图形表现到所需质量水平的静态细节级 别。然而，需要将大量的几何图形从诸如中央处理器(CPU)之类的处理器发送到 图形处理器，例如图形处理单元(GPU)。当前的LOD技术例如使用3-5级的静 态细节级别网格。然而，这并未将多边形置于他们最为重要的地方，并且这类算法 没有考虑场景相关的属性，像物体是否被照亮、是否在另一物体后面等等。

附图简述

图1是根据本发明一个实施方式的方法的流程图。

图2是根据本发明一个实施方式产生的所得场景的图形表示。

图3是根据本发明一个实施方式的系统的框图。

详细描述

在各实施方式中，可以在图形流水线中执行与视点相关的细分。由此，各实 施方式可以利用诸如几何着色器和流输出性能之类的硬件特性来实现细分。更具体 地，各实施方式可以执行与逐场景帧相关的算法来允许最佳的带宽分配并且计算资 源以便将几何图形放置在对视觉效果最为有利的场景。这与按每模型为基础上实现 的细分内核相反。为了进一步减少带宽，各实施方式不再细分那些隐藏在其它几何 图形后面、不面向屏幕的几何图形，以及在清晰阴影中的几何图形。在软性阴影、 半透明性的区域或者在雾中，仍然可以执行细分，但细分成较低场景和上下文相关 的分辨率。最终结果是将多边形置于它们最为重要的位置。各实施方式也可以利用 有限带宽体系结构可能存在的事实(即，瓶颈是存储器层次而非执行资源)，因此 可以用执行带宽进行交换以降低到图形存储器的存储器带宽。

尤其是，在最终图像中任何物体的视觉保真度与该物体获渲染的面数成比例。 对表面的细分使得可以动态控制这一面数，而不需要增加存储器带宽需求。在虚拟 世界里，有许多因素影响从物体反射并且到达观察者眼睛的光线数量(或者换句话 说，光强)。这些光线及其它们携带的到达观察者眼睛的能量使得特定物体可以比 其它物体更加清晰可见。如果从物体表面反射之后有更多能量到达观察者眼睛，则 可预期该物体表面的那一部分更加清晰可见，因此需要更多的面来表现该物体表面 的那一部分。在这种情况下，细分各表面可用于调整镶装(tessellation)。

在一些实施方式中，用于动态控制多边形细分的算法可以基于一组将真实性 度量与多边形的多个面相联系的等式。具体地，可以根据下列等式1.1-1.4执行算 法：

真实性＝F(到达观察者眼睛的能量)〔等式1.1〕

现实＝k×用来表示物体表面的面数〔等式1.2〕

其中k是常数，并且可以对应于任意数。

面数＝常数×细分度〔等式1.3〕

从等式1.1、1.2和1.3可以推导出：

细分度＝K×F(到达观察者眼睛的能量)，其中K＝1/(k^*常数)〔等式1.4〕

到达观察者眼睛的能量是许多参数的函数，在这些参数中，一些与场景相关， 例如阴影、沿观察者视线的物体透明度和物体离观察者的距离等，还有一些独立于 场景，像雾、环境光等等。

动态参数使得很难使用像层次细节(LOD)这样的在其中中程序员简单渲染 或高或低分辨率模型的静态方法。像阴影这样的许多参数不仅在描绘之前未知，而 且贯穿在场景始终都不是常数。换句话说，在阴影中的物体不像明亮照亮的物体传 递那么多能量。像阴影这样的投在物体各部分上的事物，或者被半透明物体所部分 遮蔽的物体使得将物体的某些部分用比其它部分更高分辨率的网格来渲染成为必 要。

各实施方式可以很好地适用于这类关于细分度的动态决定。各实施方式可以 在多边形级别颗粒度而非物体级别颗粒度上工作。因此在一个示例中，等式1.4对 于一个给定的多边形可以表示为：

细分度＝G(阴影、半透明物体、雾、离观察者的距离、离点光源的距离)〔等式1.5〕

其中G是返回从0到“最大细分级别”的整数的函数。在一些实施方式中，这个 最大值可以是4或者5。