[发明专利]用于光线跟踪的相交测试

说明书

用于光线跟踪的相交测试。一种用于在光线跟踪系统中执行光线的相交测试的系统和方法。该光线跟踪系统使用包括多个节点的分层加速结构，每个节点标识用于相交测试的一个或多个元素。该系统定义并更新进度信息，所述进度信息针对光线标识分层加速结构的标识针对其尚不知道光线是否相交的元素的叶节点。

技术领域

本发明涉及用于光线跟踪的相交测试。

背景技术

光线跟踪系统可以模拟光线(例如光线)与场景相互作用的方式。例如，光线跟踪技术可以用于被配置成从3D场景描述产生图像的图形渲染系统中。图像可以是具有照片真实感的，或实现其它目标。例如，可以使用采用光线跟踪技术的3D渲染技术制作动画电影。3D场景的描述通常包括定义场景中的几何形状的数据。这种几何形状数据通常根据图元来定义，图元通常是三角形图元，但有时也可以是其它形状，例如其它多边形、线或点。

光线跟踪模仿光与场景中的对象的自然交互，并且复杂的渲染特征可以自然地从光线跟踪3D场景中产生。光线跟踪可以在逐个像素的级别上相对容易地并行化，因为像素通常彼此独立。然而，在诸如环境遮挡、反射、焦散线等的环境中，由于3D场景中光线的分布和不同位置和行进方向，难以将光线跟踪中涉及的处理流水线化。光线跟踪允许渲染逼真的图像，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施以用于实时渲染图像(例如，与游戏应用一起使用)，特别是在可能对硅面积、成本和功耗具有严格限制的装置上，例如在移动/便携式装置(例如，智能电话、平板计算机、膝上型计算机等)上。

在非常广泛的层面上，光线跟踪涉及：(i)相交测试，以标识光线与场景中的几何形状(例如，图元)之间的相交，及(ii)着色，包括响应于标识相交而执行某些处理(例如，通过执行着色器程序)以确定所述相交对正被渲染的图像有何贡献。着色器程序的执行可致使将另外的光线发射到场景中。这些另外的光线可以被称为“二次光线”。

在标识场景中的光线和几何形状之间的相交时涉及许多处理。在非常简单的方法中，可以针对场景中的每个图元来测试每条光线，然后当已经确定了所有的相交命中时，可以标识出最接近的相交。对于可能有数百万或数十亿个图元的场景，其中要处理的光线的数目也可能是数百万，这种方法是不实际的。因此，光线跟踪系统通常使用加速结构，所述加速结构以能够减少相交测试所需的工作的方式来表征场景中的几何形状。然而，即使利用现有技术的加速结构，也难以以适合于实时渲染图像(例如，与游戏应用一起使用)的速率执行相交测试，特别是在对硅面积、成本和功耗具有严格限制的装置上，例如在移动装置(例如，智能电话、平板计算机、膝上型计算机等)上。

现代光线跟踪架构通常使用基于包围体积分层结构—特别是包围盒分层结构的加速结构。将图元一起分组到包围所述图元的包围盒中。这些包围盒又被分组在一起成为包围它们的较大包围盒。因此，相交测试变得更容易，因为如果光线未命中包围盒，则不需要针对该包围盒的任何子节点来测试它。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍下文在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

一种用于在光线跟踪系统中执行光线的相交测试的系统和方法。光线跟踪系统使用包括多个节点的分层加速结构，每个节点标识能够由光线相交的一个或多个元素。所述系统利用串行模式光线相交过程，其中，当光线与包围盒相交时，生成有限数目的新光线请求，并且存储可用于标识未针对其生成光线请求的包围盒的交点信息。

提供了一种在光线与由光线跟踪系统的分层加速结构的节点标识的元素之间执行相交测试的计算机实施的方法，其中，节点标识用于相交测试的一个或多个元素，其中，由分层加速结构的非叶节点标识的元素由分层加速结构的另一节点表示。