[发明专利]用于渲染反射的系统和方法

说明书

本公开内容的实施例提供用于渲染反射的系统和方法。为了向图像中的像素添加反射，使用射线行进来尝试找到针对主反射的射线相交。当使用栅格化来渲染场景的时候，在视口外部的对象被剔除。照此，射线行进可能在各种情形中失败，诸如当射线行进的射线离开视口而没有与场景中任何其它对象相交的时候。在这样的射线行进失败的情形中，射线可以被重投射为经射线追踪的射线。经射线追踪的射线被投射到其中所有对象存在（即对象没有被剔除）的全3D（三维）场景中。射线追踪然后用于尝试寻找射线相交，即针对主反射的。所公开的实施例能够被使用在实时或接近实时的应用（诸如视频游戏）中。

技术领域

本公开一般地涉及计算机图形，并且更具体地涉及用于渲染反射的系统和方法。

背景技术

通常通过检查视图空间的几何模型以及视图空间中经建模的对象来创建计算机生成的图像。对象的几何模型可具有任意分辨率，但是典型地每个对象由有限数目的多边形（诸如三角形）来表示，所述多边形被定位在视图空间中并且在其表面之上具有颜色、颜色图案或纹理和/或表示多边形透明度的一个或多个阿尔法值。图像典型地被输出（即存储、显示、传输或以其它方式被处理）为像素阵列。

计算机生成的图像的一个共同特征是将在输出的图像中包括反射。包括反射提供视觉上更现实的结果。在某些应用（诸如动画影片）中，射线追踪技术可以用于提供经射线追踪的反射，其给出良好的结果。然而，射线追踪在计算上是昂贵的。对于复杂的场景，通过使用经射线追踪的反射，可能花费数小时或数天来渲染视频序列的单个帧，甚至当使用非常强大的计算机或渲染农场（render farm）的时候也是如此。

在诸如视频游戏之类的其它应用中，计算速度是优先考虑的事。在视频游戏中，在用户与视频游戏交互时，帧非常快速地（即实时地或接近实时地）被渲染。因而，针对反射的射线追踪技术（其可能花费数小时或数天来渲染单个帧）不适合用于视频游戏。出于此原因，各种其它技术已经被开发以实时或接近实时地在视频游戏中渲染反射。然而，这些其它技术遭受不良质量的影响，特别是在与从全射线追踪获得的反射相比的时候。

正因为如此，在本领域中依然有对于克服现有途径的缺点和限制的用于渲染反射的系统和方法的需要。

发明内容

一个实施例提供用于为图像中的像素生成反射信息的方法、计算机可读存储介质和设备。所述方法包括：由一个或多个处理器确定像素中的对象的表面的粗糙度值；由所述一个或多个处理器基于所述粗糙度值来确定为像素产生的多个射线；对于所述多个射线中的每个射线，由所述一个或多个处理器来选择射线的射线方向；对于所述多个射线中的每个射线，由所述一个或多个处理器基于射线的射线方向来执行射线的射线行进（march）；对于其中射线行进成功的每个射线，由所述一个或多个处理器存储经由射线行进所发现的被射线相交的对象的颜色信息；对于其中射线行进失败的每个射线，由所述一个或多个处理器经由射线追踪来投射射线，并且存储经由射线追踪所发现的被射线相交的对象的颜色信息；以及由所述一个或多个处理器基于经由射线行进所发现的被射线相交的对象的颜色信息以及经由射线追踪所发现的被射线相交的对象的颜色信息来为像素生成反射信息。