[发明专利]一种基于CPU与GPU混合的渲染方法

摘要

本发明涉及一种基于CPU与GPU混合的渲染方法，包括以下步骤：1)场景构建；2)场景的加速结构构建：根据步骤1)获得的几何数据，在CPU与GPU上并行构建场景的KD‑Tree加速结构；3)数据冗余存储：将步骤1)获得的几何数据、材质数据、场景渲染参数和初始图像数据均分别复制到CPU和GPU的存储空间内；4)渲染引擎运行：根据步骤1)获得的几何数据、材质数据、场景渲染参数、初始图像数据以及步骤2)获得的场景的KD‑Tree加速结构，采用光线跟踪算法，分别在CPU与GPU上并行运行渲染引擎；5)显示。与现有技术相比，本发明具有实现成本低、资源利用率高、安全性高、灵活性好等优点。

主权项

1.一种基于CPU与GPU混合的渲染方法，其特征在于，包括以下步骤：1)场景构建获取场景的几何数据和材质数据，所述几何数据包括三角面片的数据，同时设置场景渲染参数和初始图像数据；2)场景的加速结构构建根据步骤1)获得的几何数据，在CPU与GPU上并行构建场景的KD‑Tree加速结构；3)数据冗余存储将步骤1)获得的几何数据、材质数据、场景渲染参数和初始图像数据均分别复制到CPU和GPU的存储空间内；4)渲染引擎运行根据步骤1)获得的几何数据、材质数据、场景渲染参数、初始图像数据以及步骤2)获得的场景的KD‑Tree加速结构，采用光线跟踪算法，分别在CPU与GPU上并行运行渲染引擎；5)显示将步骤4)运行渲染引擎获得的渲染结果图像复制到CPU端上，进行显示；所述步骤2)具体为：在建立KD‑Tree加速结构过程中，判断当前结点的三角面片数量是否大于等于预设的阈值T，若是，该当前结点是大结点，在CPU上根据莫顿码构建KD‑Tree加速结构，若否，该当前结点是小结点，在GPU根据SAH代价函数构建KD‑Tree加速结构；所述在CPU上根据莫顿码构建KD‑Tree加速结构的过程包括以下步骤：A：引入高度为h的满二叉树，将大结点划分为n×n的均匀栅格，且h与n满足：2^h＝n²；B：为每个栅格分配一个反应场景位置的莫顿码，并针对大结点中的所有三角面片，将三角面片的AABB的重心作为代表点，每个三角形面片根据代表点只对应一个栅格，则该满二叉树中每个节点对应场景中的一个栅格，将栅格内的莫顿码作为节点的值；C：采用二叉排序树的插入方法将包含三角形面片的栅格作为新叶子节点插入到满二叉树中，得到平衡二叉树；D：从平衡二叉树叶子节点向上，判断节点是否为多余节点，若为多余节点则将其删除，得到最终的平衡二叉树，即为根据莫顿码构建的KD‑Tree加速结构。