[发明专利]用于电池供电的计算设备的实时、基于软件的混合光线追踪

说明书

一种混合光线追踪或降低计算复杂度。使用初生光线通过光栅化技术来构建图像。独立地，在场景的对象空间中生成为反射和其他照片真实感特征而追踪的次生光线并对次生光线进行追踪。动态加速结构(DAS)和遍历工具的特征在于高度的对象局部性、减少的相交测试和低成本更新。通过处理具有共同原点和共同终点的次生光线来实现相干性。由此产生的降低的计算复杂度实现仅软件的实现方式，而无需硬件加速器。

相关申请的交叉引用

本申请要求基于2020年9月13日提交的题为“METHOD for PHOTOREALISTICREFLECTIONS in NON-PLANAR REFLECTIVE SURFACES(用于非平面反射表面中的照片真实感反射的方法)”的美国申请第17/019,272号和于2020年8月20日提交的美国临时申请第63/067,881号的优先权，该美国申请第17/019,272号是于2020年5月15日提交的题为“CREATING COHERENT SECONDARY RAYS FOR REFLECTIONS IN HYBRID RAY TRACING(为混合光线追踪中的反射创建相干的次生光线)”的美国申请第16/874,705号的延续，该美国申请第16/874,705号是于2020年4月9日提交的题为“METHOD FOR CONSTRUCTING andTRAVERSING ACCELERATING STRUCTURES(用于构建和遍历加速结构的方法)”的美国申请第16/844,681号的延续，该美国申请第16/844,681号要求于2020年1月4日提交的美国临时申请第62/957,157号的优先权，上述三个美国申请和两个美国临时申请通过引用全部并入本文。

本申请涉及于2019年10月24日提交的、于2020年2月20日以US 2020/0058155公布的题为：“Method for Non-Planar Specular Reflections in Hybrid Ray Tracing(用于混合光线追踪中的非平面镜面反射的方法)”的美国申请第16/662,657号，该美国申请第16/662,657号教导了用于非平面镜面反射的实时混合光线追踪方法。非平面表面的高复杂度降低到多个小的平面表面的低复杂度。利用了三角形包括非平面表面的构建块的平面性质。从给定的表面三角形朝向对象三角形反弹的所有次生光线保持彼此接近的方向。通过这种接近性以及通过将次生光线与初生光线解耦来实现对次生光线的集合式控制。结果是次生光线的高相干性。US 2020/0058155在此通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及为视频游戏、VR、AR等中的高级视觉质量在混合光线追踪中从非平面表面生成照片真实感实时反射。

背景技术

光线追踪是能够产生比典型光栅方法的视觉真实感高的高度的视觉真实感但是计算成本大的计算机图形技术。光线追踪由于其下述能力而优于光栅图形：模拟各种光学效果，诸如光泽度、镜面反射、辐射度、反射和折射、散射、软阴影等。当非常接近或完全实现渲染方程时会出现真正的照片真实感。实现渲染方程给予了真正的照片真实感，因为该方程描述了光流的每种物理效果。然而，这取决于可用的计算资源。路径追踪——也被称为蒙特卡洛光线追踪——是物理上正确的光线追踪。路径追踪给予了对真实世界光的准确模拟。传统的光线追踪器[Kajiya,J.T.1986.The rendering equation.In Proc.SIGGRAPH]射出光线穿过每个像素，根据相交对象的反射率分布随机地散射并且递归地继续，直至射中光源。针对图像空间中的任何给定像素的重复采样将最终使样本的平均值收敛至渲染方程的正确解，从而使其成为现有的物理上最准确的3D图形渲染方法之一。现有技术的光线追踪是计算上最复杂的应用之一。因此，现有技术的光线追踪最适合于其中可以例如以静止图像和电影或电视视觉效果提前缓慢地渲染图像的应用，而不适合于其中实时动画至关重要的实时动画化增强现实应用。