[發明專利]在圖像渲染中改進樣本測試效率的無剪裁時間和鏡頭界限

無效

• 申請號: 201210213897.7
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102915554A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 薩穆利·萊內;泰羅·卡拉斯;亞科·萊蒂恩;蒂莫·艾拉
• 申請（專利權）人: 輝達公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 徐丁峰;魏寧

相關申請的交叉引用

下列共有專利申請的任何一個均出于所有目的、以引用的方式全文合并到當前遞交的本申請中：

于2011年6月24日遞交的、題目為“用于在圖像渲染中改進樣本測試效率的系統及方法”的美國專利申請13/168,765，律師簽號為HE-10-191-US；以及

于2011年6月24日遞交的、題目為“用于在圖像渲染中改進樣本測試效率的基于邊界框的技術”的美國專利申請13/168,771，律師簽號為HE-10-192-US。

技術領域

本發明涉及圖像渲染，并且尤其涉及在圖像渲染應用中改進樣本測試效率。

背景技術

高質量圖像的渲染依賴于對形成該圖像的每一個像素進行精確的顏色計算。通過將樣本點（sample?point）分布跨越每一個像素、測試哪些樣本點被圖像中待渲染基元（primitive）所重疊、以及基于那些被重疊以及未被重疊的樣本點為像素計算顏色，來改進該顏色計算的精確度。

樣本測試算法（有時稱做“點包容測試（point?in?polygon?test）”）確定屏幕空間區域（通常是像素）的哪些樣本被基元所重疊，以及這些算法的質量可基于其“樣本測試效率”（STE），該術語指的是對給定的屏幕空間區域例如像素而言，被基元所重疊的樣本點數量與所測試的樣本點數量的對比。高STE表明有效率的樣本測試算法，此時有高比例的測試樣本點實際或可能被基元所重疊。

在移動模糊（motion?blur）和景深（depth?of?field）渲染效果的情形下，改進STE的技術是有用的，此時這兩種效果均涉及潛在穿過大量像素、導致大量潛在的必須考慮進行測試的樣本點的基元。

當相機和/或幾何體移動而虛擬相機快門為開時，發生移動模糊。雖然在幀曝光期間該移動理論上可以是任意的，但在電影工業中已經觀察到通過假定在快門開（t=0）和關（t=1）之間的線性移動，通常可以令人滿意地對頂點移動簡化。

在隨機光柵化中，對幀緩沖區進行一般化處理從而使每個樣本除屏幕空間（x，y）位置之外還具有附加的屬性。為了支持移動模糊，為每個幀緩沖區樣本指定時間值。在不存在移動時，該幀緩沖區完全如現有操作那樣，提供空間的反混疊（antialiasing）。存在移動時，則僅當在采樣的時候三角形重疊樣本時才更新該樣本。

現有技術描述了幾種將三角形內插到指定時間的方式。一種方法如SIGGRAPH?1990會議記錄中第309-318頁由P.Haberli和K.Akeley所著的“累加緩沖區：對高質量渲染的硬件支持”，以及如高性能圖形2009會議記錄中由K.Fatahalian、E.Luong、S.Boulos、K.Akeley、W.Mark以及P.Hanrahan所著的“具有去焦以及移動模糊的微多邊形的并行數據光柵化”所描述的。這種方法涉及在三角形設置之前將基元頂點內插到齊次剪裁空間（homogeneous?clip?space）中，因此對于每個各異的時間需要單獨的三角形設置/渲染通道。然而簡化實現時，這一方法難以適應每像素的大量樣本，并且由于唯一時間值的固定（通常很小）集，可能會損壞圖像質量。

第二種常規方法是為整個曝光時間識別用于“連續時間三角形”（TCT）的屏幕空間界限（bound），隨后通過將三角形內插到當前樣本的時間來測試所有被覆蓋像素中的全部樣本，如高性能圖形2009會議記錄中由T.J.Munkberg以及J.Hasselgren所著的“使用連續時間三角形的隨機光柵化”的公開內容所描述的。可能的實現至少包括連續時間邊緣函數（約為傳統2D邊緣開銷的三倍）以及光線-三角形交叉。由于可為每個樣本設置唯一的時間值，因此TCT提供了高圖像質量，但隨之而來的缺點是低STE。當三角形迅速移動時，它能夠覆蓋屏幕上相當大的區域，然而同時我們希望它不管是否移動，均覆蓋大致恒定數量的樣本。因此對于快速移動而言STE會大幅度衰減，并且在現實情況中有可能低至1%。

第三種方法如美國專利4,897,806所述，借此將曝光時間分割為多層（通常，層數等于每像素的樣本數量），以及為每一層調用上述第二種方法。這顯著改進了STE，但對于通常在快速渲染圖形（4-16樣本/像素）中所遭遇的低采樣密度來說，該方案的效率并不是最佳的。