[发明专利]使用边界体积表示对虚拟空间中的动态单元进行光线追踪

说明书

本公开涉及用于在虚拟空间内高效地渲染可移动三维对象的系统、方法和计算机可读介质。例如，本文公开的系统可以标识三维单元的体素表示，该体素表示包括与来自该三维单元的骨骼结构的骨骼相关联的体素体积。本文描述的系统还可以维护体素索引，该体素索引包括映射到相应骨骼和体素体积的像素数据，以用于渲染像素空间的像素。本文描述的系统可以利用光线追踪基于来自体素索引的像素数据来渲染所标识的体素表示。与涉及变换三维网格模型的数千顶点的传统渲染方法相比，本文公开的系统可以显著降低处理资源的开销。

背景技术

近年来，已看见使用计算设备(例如，移动设备、个人计算机)来接收、存储、编辑、生成或以其他方式显示数字媒体急剧增加。例如，消费类电子设备使用各种渲染技术渲染包括高细节水平的高分辨率视频游戏内容现在很常见。此外，随着计算设备变得更复杂且显示能力也已有提高，在生成和显示各种类型的媒体内容时，更复杂的渲染技术和更详细的数字对象模型变得更常见。

许多传统的渲染系统尝试使用各种光线追踪技术来渲染数字媒体内容。实际上，光线追踪已经成为在三维计算机图形环境中渲染视觉图像的流行技术。然而，光线追踪和用于渲染三维对象的其他技术在计算上通常是不可及的(prohibitive)。例如，当三维对象在虚拟环境中移动时，计算设备通常缺乏在虚拟环境中渲染可移动对象的高质量显示的处理能力。

此外，即使计算设备具有使用光线追踪或其他渲染技术渲染图像或视频的能力，当虚拟环境包括大量三维对象和/或当三维对象在虚拟环境中移动时，在虚拟空间中渲染数字内容变得日益复杂且不可及。例如，在包含使用具有数百或数千个可变换三角形和顶点的三维网格模型来构建的任意数量的单元或角色的游戏环境中，传统处理器和/或图形处理单元(GPU)通常不能在以阈值质量水平和/或可接受的帧率来提供图像的同时，有效地处理三维单元的移动和变换。

在渲染其中包括三维单元的数字内容方面，存在这些和其他问题。

附图说明

图1解说了根据一个或多个实施例的包括三维单元渲染系统的示例环境。

图2解说了根据一个或多个实施例的用于预处理三维单元数据的示例工作流。

图3示出了根据一个或多个实施例的用于为三维单元生成多个体素表示和相关联体素索引的示例工作流。

图4示出了根据一个或多个实施例的用于对示例像素空间的诸像素进行光线追踪的三维单元渲染系统的示例实现。

图5示出了根据一个或多个实施例的用于对另一示例像素空间的诸像素进行光线追踪的三维单元渲染系统的示例实现。

图6示出了根据一个或多个实施例的用于在虚拟空间内渲染三维单元的示例动作序列。

图7示出了根据一个或多个实施例的用于在虚拟空间内渲染三维单元的另一示例动作序列。

图8解说了可被包括在计算机系统内的某些组件。

具体实施方式

本公开一般涉及用于为在虚拟空间内可移动的三维单元生成一个或多个边界体积表示(例如，体素表示、边界体积分层结构(BVH)表示)并从虚拟空间内的参考点(例如虚拟相机)的视角来渲染三维单元的显示的三维渲染系统(或简称“渲染系统”)。如下文将进一步详细讨论的，该渲染系统可以标识动态三维单元的边界体积表示，该三维单元包括与来自该三维单元的结构的诸节片(segment)相对应的边界体积(例如，体素体积)。该渲染系统还可以维护包括构成边界体积表示的各个体积的像素值的体积索引。此外，该渲染系统可以通过基于来自索引的像素值并从虚拟空间内的参考点的视角对像素空间的像素进行光线追踪来渲染三维对象的显示。