[发明专利]光线追踪应用中的有效层次结构遍历

说明书

所揭示的方法和系统改进光线追踪的效率。在一个方面中，场景的数字表示中的光线追踪方法包含将所述场景分割成多个体元，使所述体元中的每一个与表示所述场景内的一或多个对象基元的包围体层次结构BVH的节点相关联，确定所述光线穿过的体元集合，确定与所述体元集合相关联的节点集合，确定所述节点集合的最深共同祖先节点，从所述最深共同祖先节点处开始遍历所述层次结构以确定所述光线与所述一或多个对象基元中的一个之间的交点；以及基于所述所确定的交点更新所述场景的数字图像。

技术领域

所揭示的技术涉及图形处理，包含遍历层次结构以确定用于光线追踪的光线-对象相交。

背景技术

光线追踪是一种通过追踪光穿过三维场景的路径，模拟与由光源照亮的对象的互动以及找到光线-基元相交或光线-对象相交来产生图像的计算机图形技术。光线追踪可产生逼真的图像，包含阴影。为了加速光线追踪过程，场景几何结构可存储在将场景基元进行分组的加速度数据结构或层次结构中。使用中的加速度数据结构(层次结构)的实例包含包围体层次结构(BVH)树、KD树和栅格。光线追踪方法遍历这些层次结构以确定光线-对象相交。

发明内容

以下是本公开的样本方面的概述。为了方便起见，本公开的一或多个方面在本文中可以被简单地称为“一些方面”。

本文中所揭示的方法和设备或装置各自具有若干方面，所述方面中无单一者单独负责其所需属性。在不限制(例如)如由随附权利要求书所表示的本公开的范围的情况下，现将简要论述其较显着特征。在考虑此论述之后，且确切地说，在阅读名称为“具体实施方式”的部分之后，将理解所描述的特征如何提供遍历层次结构以用于光线追踪的优点。

一个创新为一种在场景的电子图像中追踪光线的方法。在各种实施例中，所述方法可包含将所述场景分割成多个体元。所述方法可进一步包含使所述体元中的每一个与表示所述场景内的一或多个对象基元的包围体层次结构(BVH)的节点相关联。所述方法可进一步包含确定光线穿过的体元集合。所述方法可进一步包含确定与所述体元集合相关联的节点集合。所述方法可进一步包含确定所述节点集合中的最深共同祖先节点。所述方法可进一步包含从所述最深共同祖先节点处开始遍历层次结构以确定所述光线与一或多个对象基元中的一个之间的交点。所述方法可进一步包含基于所述所确定的交点更新场景的数字图像。

对于一些实施方案，所述方法进一步包含将所述经更新的数字图像输出到输出装置。

对于一些实施方案，使每一体元与节点相关联包含针对每一体元确定最小的包围体集合，其涵盖还包含于由体元表示的空间中的所有基元。对于一些实施方案，使每一体元与节点相关联包含确定层次结构中与所述包围体集合相关联的节点。对于一些实施方案，使每一体元与节点相关联包含确定所述所确定的节点的第二最深共同祖先。对于一些实施方案，使每一体元与节点相关联包含使所述体元与所述第二最深共同祖先相关联。

对于一些实施方案，遍历层次结构包含从所述最深共同祖先开始执行所述层次结构的深度第一遍历。

对于一些实施方案，所述方法进一步包含在包围体层次结构的低于阈值的级别下从包围体中选择最小的包围体集合。

对于一些实施方案，所述方法进一步包含将每一体元和与其相关联的节点的标识存储于数据结构中。对于一些实施方案，所述方法进一步包含基于所述数据结构确定相对应的多个光线的多个最深共同祖先。

对于一些实施方案，所述光线为在所述场景中沿着从表面点朝向光源的路径的阴影光线，所述表面点在一或多个对象基元中的一个上。对于一些实施方案，所述表面点对应于第二光线的交点，所述阴影光线的路径与所述第二光线的起点无关。