渲染期间提高涉及水面的场景的真实感制造技术

确定要渲染的场景的水面网格。该水面网格包括一组几何形状，例如代表水面的三角形。然后使用此水面网格创建折射或反射网格。折射或反射网格显示由水面的光的折射或反射产生的效果。然后使用水面网格与折射或反射网格之间的关系来确定如何照亮场景中的元素。这消除了渲染期间以前需要执行的某些步骤，并可以在场景中准确描绘焦散，其可以实时执行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】渲染期间提高涉及水面的场景的真实感优先权要求本申请要求于2018年4月16日提交的标题为“用于折射和反射实时焦散的方法和系统(METHODSANDSYSTEMSFORREFRACTEDANDREFLECTEDREAL-TIMECAUSTICS)”的美国临时申请No.62/658,534号(案卷号18-MU-0095US01)的权益，其通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及图像渲染，并且更具体地涉及在图像渲染期间考虑表面焦散(caustics)。
技术介绍
水面焦散(例如，由场景内水面折射或反射掉的光产生的光图案等)影响场景内水源上方和下方的对象的照明方式。考虑到渲染期间精确的水面焦散是费时和资源密集的，并且当前不能实时准确地执行。结果，当前的实时渲染会导致场景中不真实的水面焦散。因此，需要在渲染期间更有效地解决真实的水面焦散问题。附图说明图1示出了根据一个实施例的用于在渲染期间提高涉及水面的场景的真实感的方法的流程图。图2示出了根据一个实施例的并行处理单元。图3A示出了根据一个实施例的在图2的并行处理单元内的通用处理集群。图3B示出了根据一个实施例的图2的并行处理单元的存储器分区单元。图4A示出了根据一个实施例的图3A的流式多处理器。图4B是根据一个实施例的使用图2的PPU实现的处理系统的概念图。图4C示出了其中可以实现各种先前实施例的各种架构和/或功能的示例性系统。图5是根据一个实施例的由图2的PPU实现的图形处理管线的概念图。图6示出了根据一个实施例的用于实现实时光线追踪的水面焦散的方法的流程图。图7示出了根据一个实施例的示例性动态水下三维(3D)场景。图8示出了根据一个实施例的渲染光线跟踪的水焦散的示例。图9示出了根据一个实施例的示例性折射示例。图10示出了根据一个实施例的示例性样本生成及其相应的折射屏幕空间位置。图11示出了根据一个实施例的在源自水面的三个顶点/光线生成的三个不同交点处形成的三个三角形的示例性描绘。具体实施方式在计算机图形学中，水面(watersurface)焦散是由要渲染的场景中的水面折射或反射的光生成的光图案。这些水面焦散会影响场景中水源上方和下方的对象的照明方式。由于考虑这些焦散是时间和资源密集的，并且当前不能实时准确地执行，因此实时渲染会导致场景中不真实的水面焦散。为了解决这个问题，针对要渲染的场景确定水面网格。该水面网格是一组几何形状，例如代表水面的三角形。然后使用该水面网格创建照明网格，其中照明网格是折射网格或反射网格。照明网格显示出水面的光的折射或反射产生的效果。然后，使用水面网格和照明网格之间的关系来确定如何照亮场景中元素。这消除了渲染期间以前需要执行的某些步骤，并使得在场景中准确描绘焦散可以实时执行。图1示出了根据一个实施例的，用于在渲染期间提高涉及水面的场景的真实感的方法100的流程图。尽管在处理单元的上下文中描述了方法100，但是方法100也可以由程序，定制电路或定制电路与程序的组合来执行。例如，方法100可以由GPU(图形处理单元)，CPU(中央处理单元)或能够通过散列执行并行路径空间滤波的任何处理器执行。此外，本领域普通技术人员将理解，执行方法100的任何系统都在本专利技术实施例的范围和精神内。如操作102中所示，针对要渲染的场景确定水面网格。在一个实施例中，水面网格包括表示场景内水面的几何形状的多边形网格。在另一个实施例中，水面网格包括多个几何实例(例如，诸如三角形等的多边形)。另外，如操作104中所示，针对水面网格的每个顶点确定一条光线。在一个实施例中，该光线始于水面网格的顶点的当前位置。在另一个实施例中，该光线可以包括沿着入射光的折射方向指向的折射光线。在另一个实施例中，该光线可以包括沿着入射光的反射方向指向的反射光线。在又一个实施例中，该光线是由场景的光源撞击水面网格的顶点而创建的。进一步地，在一个实施例中，该光线可以包括通过追踪来自光源的光线并在水面网格的顶点处识别该光线的折射而产生的折射光线。在另一个实施例中，该光线可以包括通过追踪来自光源的光线并且识别光线在水面网格的顶点处的反射而产生的反射光线。在另一个实施例中，利用针对顶点的表面法线计算(surfacenormalcalculated)确定针对水面网格的顶点的折射光线或反射光线的方向。更进一步地，如操作106所示，利用针对水面网格的每个顶点的光线来为场景计算水网格。在一个实施例中，水网格可包括折射水网格或反射水网格。在另一个实施例中，水网格具有与水面网格相同的顶点数量和相同的多边形数。在又一个实施例中，如果水网格是折射水网格，则通过将每个折射光线与要渲染的场景中的水下几何形状相交来确定折射水网格内的顶点的位置。在又一个实施例中，如果水网格是反射水网格，则通过将每个反射光线与要渲染的场景中的水上几何形状相交来确定反射水网格内的顶点的位置。在另一个实施例中，基于从水面网格的顶点开始的相应的折射光线或反射光线，水面网格的每个多边形在折射水网格或反射水网格中生成相应的多边形。此外，如操作108所示，针对水面网格的每个多边形计算压缩率。在一个实施例中，基于水面网格的多边形的表面积(surfacearea)和(折射的或反射的)水网格内的相应多边形的表面积来计算压缩率。在另一个实施例中，针对水面网格的每个多边形的压缩率可以存储在缓冲器中。另外，如操作110中所示，基于针对水面网格的每个多边形计算的压缩率，光线从水面网格的一个或更多个多边形投射到场景几何形状上。例如，如果水网格是折射水网格，则基于针对水面网格的每个多边形计算的压缩率，将折射光线从水面网格的一个或更多个多边形投射到水下场景几何形状上。在另一示例中，如果水网格是反射水网格，则基于针对水面网格的每个多边形计算的压缩率，将反射光线从水面网格的一个或更多个多边形投射到水上场景几何形状上。在一个实施例中，从水面网格的一个或更多个多边形投射/产生的许多折射光线或反射光线可以基于针对多边形的压缩率和/或水网格的几何形状的屏幕空间尺寸。此外，在一个实施例中，可以将针对水面网格的多边形的压缩率与预定阈值进行比较。例如，预定阈值可以具有一个值。在另一个实施例中，如果压缩率不超过阈值，则穿过多边形的光被扩散，并且对于水面网格的多边形，不会投射/产生任何光线。可替代地，可以针对水面网格的多边形投射/产生预定数量的光线(其中该数量低于具有压缩率大于阈值的多边形的数量)。此外，在一个实施例中，如果压缩率超过阈值，则穿过多边形的光被聚集/聚焦，并且可以针对水面网格的多边形投射/产生光线。例如，投射/产生的光线的数量可以与多边形的压缩率成比例。在另一个示例中，具有第一压缩率的第一多边形可以比具有小于第一压缩率的第二压缩率的第二多边形具有针对第一多边形投射/产生的更多光线。同样，在一个实施例中，从水面网格的一个或更多个多边形投射/产生的许多光线可以基于水网格内相应多边形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n计算要渲染的场景的照明网格；/n基于水面网格与所述照明网格之间的关系，将来自所述水面网格的一个或更多个多边形的光线投射到所述场景的几何形状上；以及/n利用所述投射的光线执行对所述场景的所述几何形状的照明。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180416 US 62/658,534;20190402 US 16/373,4781.一种方法，包括：
计算要渲染的场景的照明网格；
基于水面网格与所述照明网格之间的关系，将来自所述水面网格的一个或更多个多边形的光线投射到所述场景的几何形状上；以及
利用所述投射的光线执行对所述场景的所述几何形状的照明。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括确定针对所述水面网格的每个顶点的折射光线或反射光线。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，利用针对所述水面网格的每个顶点的折射光线或反射光线来计算所述照明网格。


4.根据权利要求1所述的方法，还包括确定针对所述水面网格的每个多边形的压缩率。


5.根据权利要求4所述的方法，还包括基于针对所述水面网格的每个多边形计算的压缩率，将来自所述水面网格的一个或更多个多边形的折射光线投射到水下场景几何形状上。


6.根据权利要求4所述的方法，还包括基于针对所述水面网格的每个多边形计算的压缩率，将来自所述水面网格的一个或更多个多边形的反射光线投射到水上场景几何形状上。


7.根据权利要求4所述的方法，其中，从所述水面网格的一个或更多个多边形投射的光线的数量基于所述多边形的压缩率。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述水面网格的一个或更多个多边形投射的光线的数量基于所述照明网格内的相应多边形的屏幕上尺寸。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光线从所述水面网格的每个多边形内的随机位置投射。


10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
针对要投射其的折射光线的所述水面网格的每个多边形，确定每个投射光线与水下场景几何形状的交点，以及
将每个交点投射到屏幕空间位置。


11.根据权利要求10所述的方法，还包括响应于确定所述屏幕空间位置在屏幕上，在缓冲器中累积所述屏幕空间位置的亮度值。...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·H·格伦，
申请(专利权)人：辉达公司，
类型：发明
国别省市：美国;US