[发明专利]执行相交测试以绘制3D场景图像的方法、光线跟踪单元

说明书

提供执行相交测试以绘制3D场景的图像的方法、光线跟踪单元。分层加速结构可以通过以下方式被遍历：根据第一遍历技术遍历分层加速结构的一个或多个较高级别的节点，第一遍历技术是深度优先遍历技术；以及根据第二遍历技术遍历分层加速结构的一个或多个较低级别的节点，第二遍历技术不是深度优先遍历技术。遍历分层加速结构的结果被用于绘制3D场景的图像。加速结构的较高级别可以根据空间细分结构来限定，而加速结构的较低级别可以根据包围体结构来限定。

技术领域

本发明涉及图像处理，更具体地，本发明涉及用于光线跟踪的图像处理。

背景技术

光线跟踪系统可以模拟在其中光线(例如光的光线)与场景相互作用的方式。例如，光线跟踪技术可以被用在图形绘制系统中，该图形绘制系统被配置为根据3-D场景描述产生图像。图像可以是具有照片真实感的，或实现其他目标。例如，动画电影可以使用3-D绘制技术来产生。3D场景的描述通常包括限定场景中的几何形状的数据。该几何形状数据通常根据图元来限定，图元通常是三角形图元，但有时可以是其他形状，诸如其他多边形、线或点。

光线跟踪模仿光线与场景中物体的自然相互作用，精细的绘制特征可以自然地从光线跟踪3-D场景中出现。光线跟踪可以对逐个像素级别相对容易地被并行化，因为像素通常是相互独立的。然而，由于在诸如环境遮挡、反射、焦散等的情况下3-D场景中的光线的分布式的和不同的位置和行进方向，很难对光线跟踪中涉及的处理进行流水线化。光线跟踪允许逼真的图像被绘制，但通常需要高水平的处理能力和大的工作存储器，使得光线跟踪可能难以实现以实时绘制图像(例如，用于游戏应用)，尤其是在可能对硅区域、成本和功耗有严格的限制的设备上，诸如在移动设备(例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等)上。

在非常广泛的层级上，光线跟踪涉及：(i)标识场景中的光线和几何形状(例如，图元)之间的相交，以及(ii)响应于标识相交执行一些处理(例如，通过执行着色器程序)以确定相交如何影响正在被绘制的图像。着色器程序的执行可能导致更多光线被发射到场景中。这些更多的光线可以被称为“二次光线”。

在标识场景中的光线和几何形状之间的相交时许多处理被涉及。在一种非常初级的方法中，每个光线可以针对场景中的每个图元被测试，然后当所有相交命中被确定时，最近的相交可以被标识。对于可能具有数百万或数十亿个图元的场景(其中要被处理的光线的数目也可能是数百万)，这种方法是不可行的。所以，光线跟踪系统通常使用加速结构，该加速结构以可以减少用于相交测试所需的工作的方式表征场景中的几何形状。然而，即使使用当前最先进的加速结构，也难以以适合于实时绘制图像的速率(例如，用于游戏应用)执行相交测试，特别是在对硅区域、成本和功耗具有严格的限制的设备上，诸如在移动设备(例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等)上。

发明内容

本发明内容被提供以简化的形式来介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步被描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的技术主题的关键特征或必要特征，也不旨在被用于限制所要求保护的技术主题的范围。

提供了一种在光线跟踪系统中执行相交测试以用于绘制3D场景的图像的计算机实现的方法，该方法包括：

通过以下方式遍历分层加速结构：

根据第一遍历技术遍历分层加速结构的一个或多个较高级别的节点，上述第一遍历技术是深度优先遍历技术；以及

根据第二遍历技术遍历分层加速结构的一个或多个较低级别的节点，上述第二遍历技术不是深度优先遍历技术；

其中上述遍历分层加速结构的结果被用于绘制3D场景的图像。

提供了一种光线跟踪单元，该光线跟踪单元被配置为执行相交测试以用于绘制3D场景的图像，该光线跟踪单元包括：

相交测试逻辑，被配置为访问分层加速结构并通过以下方式遍历分层加速结构：