[发明专利]在路径追踪中使用共享光照贡献进行相互作用的全局照明

说明书

当确定用于光传输路径的光照条件时，所公开的方法提供了虚拟环境中光传输路径的次级光线的相互作用以共享光照贡献。可以基于特性的相似性(例如，命中位置)来共享相互作用，所述特性的相似性可以定义区域，在所述区域中相互作用可以共享光照条件数据。所述区域可以对应于纹理映射的纹理纹素，并且用于相互作用的光照贡献数据可以在空间和/或时间上累积到所述纹理纹素，然后用于计算复合光照贡献数据，所述复合光照贡献数据估计相互作用下的辐射。还提供了用于将相互作用的光照贡献重投影到像素的方法，以共享来自光传输路径二次反弹的光照贡献数据，同时避免潜在的过度模糊。

背景

在图像渲染应用程序中，使用全局照明来模拟虚拟环境中的光照条件，所述模拟过程不仅要考虑直接来自光源的光(直接照明)，还要考虑从表面反射的光(间接照明)。路径追踪是一种全局照明的方法，其中可以组合沿光线跟踪的光传输路径(通常具有初始或初级光线，以及若干反射或次级光线)的不同点处的光照贡献，来确定由视点相机观察到的光照条件。

路径追踪的传统方法需要大量的次级光线(例如，除了初始或初级光线，可以从初级光线投射出的光线)来采样每个像素的光照条件，以使像素准确地反射在虚拟环境中的光照条件。例如，在光传输路径中，光线可与漫射表面相互作用，在所述漫射表面上，被采样的光照贡献仅占一个方向(在许多可能的方向中)，在所述方向上光粒子可从表面散射。可以投射许多次级光线来采样其他方向从而更准确地估计相互作用对光传输路径的光照贡献。由于所述潜在的大量样本，渲染此类场景所需的计算资源可对实时渲染应用(例如游戏)施加太大的延迟。

概要

本公开的实施例提供了使用时空累加的全局照明。在各个方面，本公开提供了用于沿光传输路径确定相互作用的光照贡献的改进方法，所述改进方法可用于全局照明。

与传统方法相反，本公开在确定光传输路径的光照条件时提供虚拟环境中的光传输路径的次级光线的相互作用来共享光照贡献。这允许所述系统利用附加信息并增加相互作用的有效样本计数，而无需从相互作用中投射附加光线。这样，可能需要更少的样本来确定准确反映虚拟环境中像素的光照条件。

当相互作用足够相似以充当另一相互作用的样本近似时，所述相互作用的光照贡献可以与另一相互作用共享。例如，可以基于特性上的相似性来共享相互作用，诸如，命中位置、对应次级光线的命中距离、光传输路径到相互作用的长度、相互作用的反弹次数和/或相互作用路径足迹近似区域。所述特性可以定义相互作用可以共享光照条件数据的区域。所述区域可以对应于纹理映射的纹理纹素，并且用于相互作用的光照贡献数据可以在空间和/或时间上累加到纹理纹素，然后用于计算复合光照贡献数据，所述复合光照贡献数据估计相互作用的辐射。还提供了用于将相互作用的光照贡献重投影到像素的方法，所述方法共享来自光传输路径的二次反弹的光照贡献数据，同时避免潜在的过度模糊。

附图说明

下面参考附图详细描述用于光线追踪应用中反射降噪的本系统和方法，其中：

图1是根据本公开一些实施例的渲染系统的示例系统图；

图2是示出根据本公开一些实施例的空间共享光传输路径的光照贡献的示例图；

图3是示出根据本公开一些实施例的时间共享光传输路径的光照贡献的示例图；

图4是示出根据本公开一些实施例的可用于定义共享光照条件区域的多级渐远纹理(mipmap)和纹理像素的示例图；

图5是示出根据本公开一些实施例的光传输路径的重投影光照贡献的示例图；

图6是示出根据本公开一些实施例的应用图像滤波器来重投影光传输路径的光照贡献的示例图；

图7是示出根据本公开一些实施例的用于基于次级光线的一个或更多个特性使用共享光照贡献来渲染虚拟环境方法的流程图；