[发明专利]光线跟踪系统中的多精度水平相交测试

说明书

本公开涉及光线跟踪系统中的多精度水平相交测试。一种光线跟踪系统，包括：测试器模块，用于测试光线与体积的相交，该测试器模块被配置为接收待测试与体积的相交的一个或多个光线的分组，其中该测试器模块包括：第一组一个或多个测试器，其被配置为以第一精度水平执行相交测试以提供相交测试结果，其中对于来自第一组一个或多个测试器的第一类型的相交测试结果，不需要以大于第一精度水平的第二精度水平重新执行相交测试，并且对于来自第一组一个或多个测试器的第二类型的相交测试结果，要以第二精度水平重新执行相交测试；以及第二组一个或多个测试器，其被配置为以第二精度水平执行相交测试。

技术领域

本公开涉及光线跟踪的技术，其中针对包围体积对光线进行相交测试。

背景技术

光线跟踪是一种计算渲染技术，其用于通过从相机的视点在场景中跟踪光路(“光线”)来生成场景(例如3D场景)的图像。每条光线被建模为源自相机，并通过像素进入场景。当光线横越场景时，其可能与场景内的物体相交。可对光线和其相交的物体之间的相交建模以创建逼真的视觉效果。例如，响应于确定光线与物体相交，可以针对相交执行着色器程序(即，计算机代码的一部分)。程序员可以编写着色器程序以定义系统如何对相交(该相交例如可能导致向场景中发射一个或多个二次光线)作出反应，例如，以表示光线从相交物体的反射或光线通过物体的折射(例如，如果物体是透明或半透明的)。作为另一示例，着色器程序可以使一个或多个光线发射到场景中，以用于确定物体是否处于交点处的阴影中。执行着色器程序(和处理相关的二次光线)的结果可以是计算光线穿过的像素的颜色值。

为了减少需要执行的相交测试的次数，光线跟踪系统可以生成加速结构，其中加速结构的每个节点代表场景内的区域。加速结构通常是分层的(例如，具有树结构)，使得其包括多个级别的节点，其中靠近加速结构的顶部的节点代表场景中相对大的区域(例如，根节点可以代表整个场景)，靠近加速结构的底部的节点代表场景中相对小的区域。加速结构的叶节点代表场景中界定一个或多个物体的区域。加速结构在不同示例中可具有不同结构，例如栅格结构、八叉树结构、空间分割结构(例如k-d树)或包围体积层次体系。节点可表示场景中的合适形状或区域(例如，框或球)。在一些示例中，节点表示场景中的轴对齐包围盒(AABB)。

然后，可以使用加速结构，通过首先测试光线与加速结构的根节点的相交，以递归方式对光线执行相交测试。如果发现光线与父节点(例如，根节点)相交，则测试可以进行到该父节点的子节点。相比之下，如果发现光线不与父节点相交，则可以避免对该父节点的子节点的相交测试，从而节省计算工作量。如果发现光线与叶节点相交，那么可针对由叶节点表示的区域内的物体对其进行测试，从而确定光线与哪个(些)物体相交。如果发现光线有超过一个交点，那么可以识别与光线原点最接近的交点(即，光线在场景中遇到的第一次相交)，并确定光线在此识别的最接近交点处相交。使用加速结构(而非直接利用场景中的物体测试光线)减少了需要执行的相交测试的次数，并简化了相交测试。相交测试是更简单的，因为加速度结构的节点代表基本形状(例如，轴对齐包围框或球)，对于这些基本形状，相交测试比更复杂的物体形状更简单，例如，按照并未预先确定取向的三角形图元定义基本形状。

发明内容

提供本发明内容是为了介绍在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

提供了一种被配置成执行相交测试的光线跟踪系统，其包括：

测试器模块，所述测试器模块用于测试光线与体积的相交，所述测试器模块被配置成接收待测试与所述体积的相交的一个或多个光线的分组，其中所述测试器模块包括：

第一组一个或多个测试器，所述第一组一个或多个测试器被配置成以第一精度水平执行相交测试以提供相交测试结果，其中，对于来自所述第一组一或多个测试器的第一类型的相交测试结果，不需要以大于所述第一精度水平的第二精度水平重新执行相交测试，并且对于来自所述第一组一个或多个测试器的第二类型的相交测试结果，要以所述第二精度水平重新执行相交测试；以及