[发明专利]采用梯度域米特罗波利斯光传输的图形渲染的方法和系统

说明书

技术领域

本申请涉及图像生成方法和系统，具体地说，涉及用于采用梯度域米特罗波利斯(Metropolis)光传输的图形渲染的方法和系统。

背景技术

Metropolis（米特罗波利斯）采样是用于生成具有全局间接照明效果的逼真图像的标准方法。Metropolis采样是无偏性的并且自适应的。就所生成结果平均可示出为正确的意义而言，它是无偏性的，其对于预测性渲染应用是可取的。就过程目标在于将大部分计算工作量花费在将大部分绝对辐亮度（radiance）贡献到最后图像的光传输模拟的各部分上的意义而言，它是自适应的。然而，在该处标准Metropolis采样集中其工作量的绝对辐亮度不一定是用于自适应采样的良好措施。

标准Metropolis光传输过程(procedure)生成若干样本（x_i，y_i，P_i），其中x和y是图像坐标，并且P是路径坐标向量，标识将光从光源传播到视平面的特定像素的特定光线段链的高维向量。Metropolis过程生成样本，使得他们根据路径吞吐量函数f（x，y，P）来分布，该函数f（x，y，P）测量单个光路径对单个图像空间位置的微分（differential）贡献。最后图像通过在P之上进行边缘化而从样本获得，即计算图像之上的样本的密度。然而，当前方法可能在获得视觉会聚方面是慢的。

发明内容

因此，存在对于生成具有较快视觉会聚的图像的需要。本发明的实施例提供用于生成通过实施在其中光路径选择偏向于具有较高梯度值的像素的更多光路径的选择的类Metropolis（Metropolis-like）的光传输过程来描绘实际图像的梯度的中间图像，以及然后通过解算标准Poisson（泊松）方程从梯度域转换成原始域来重建最后图像的系统和方法。

更特别地，本发明的实施例涉及生成图像的方法。方法包括模拟虚拟化三维空间内的至少一个光源的存在。在虚拟化三维空间内定义光感测平面。光感测平面包括要显示在显示屏上的若干像素的矩阵。方法进一步包括使用光传输过程，针对矩阵的每个像素计算梯度值以产生若干梯度值。计算梯度值包括选择虚拟化三维空间内的若干光路径对。计算梯度值进一步包括针对每个光路径对确定用于矩阵的各个像素的梯度贡献。此外，计算梯度值包括针对每个光路径对利用梯度贡献来更新用于各个像素的梯度值，其中选择偏向于选择通过具有较大梯度值的像素的更多光路径。多个梯度值然后被转换成表示图像的多个光强度值。

在另一个实施例中，本发明涉及生成图像的计算机实现的方法。方法包括模拟虚拟化三维空间内的至少一个光源的存在。经修改Metropolis光传输过程被执行以产生梯度值的二维像素矩阵。矩阵表示虚拟化三维内的光传感器平面。修改Metropolis光传输过程，其中使光路径样本选择偏向于选择通过矩阵的被赋予了较大梯度值的像素的更多光路径。方法进一步包括将梯度值转换成光强度值。光强度值表示图像。

在又一个实施例中，本发明涉及计算机系统。计算机系统包括耦连到总线的处理器、耦连到总线的显示屏以及耦连到总线的存储器。存储器包括指令，该指令当在处理器上被执行时使计算机系统实现生成图像的方法。方法包括模拟虚拟化三维空间内的至少一个光源的存在。在虚拟化三维空间内定义光感测平面。光感测平面包括要显示在显示屏上的若干像素的矩阵。方法进一步包括使用光传输过程，针对矩阵的每个像素计算梯度值以产生若干梯度值。计算梯度值包括选择虚拟化三维空间内的若干光路径对。计算梯度值进一步包括针对每个光路径对确定用于矩阵的各个像素的梯度贡献。此外，计算梯度值包括针对每个光路径对利用梯度贡献来更新用于各个像素的梯度值，其中选择偏向于选择通过具有较大梯度值的像素的更多光路径。多个梯度值转换成表示图像的多个光强度值。

下面的详细描述和附图一起将提供本发明的性质和优势的更好理解。

附图说明

本发明的实施例以示例的方式并且不以限制的方式在附图中示出，并且其中同样的参考数字指代类似的元件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的示例性计算机系统。

图2描绘了根据本发明的实施例的、包括光源的、表示为存储在存储器中的数据对象的虚拟化三维图形场景。

图3A描绘了根据本发明的实施例的、包括具有梯度值的多个像素的屏幕或视平面内的网格。

图3B描绘了根据本发明的实施例的、包括具有梯度值的多个像素的屏幕或视平面内的网格，其中某些像素比其他像素具有更大的梯度值。