[發明專利]GPU并行光線追蹤渲染方法

無效

• 申請號: 201210274213.4
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN102855655A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 鄭立國;門慧勇;詹亞坤
• 申請（專利權）人: 吉林禹碩動漫游戲科技股份有限公司
• 主分類號: G06T15/06
• 分類號: G06T15/06;G06T13/20
• 代理公司: 長春眾益專利商標事務所(普通合伙) 22211
• 代理人: 趙正

1.一種GPU并行光線追蹤渲染方法，其特征在于由以下步驟完成：

對文件場景中的空間劃分空間位；

??????計算每個物體的最小包圍立方體；

??????計算包圍立方體經過的空間位；

??????計算經過每個像素點的逆向光線；

??????計算與光線相交的空間位，從而檢索到相關的物體；

??????計算檢索的物體與光線是否相交；

??????根據相交情況，生成反射光、折射光；

??????最后采用著色函數計算每個像素點的顏色；

??????其中對文件場景中的空間劃分空間位，是將空間分割為W×N×P個長寬高相等的空間位，其中W為x軸向分段數，N為y軸分段數，P為z軸方向分段數，并為每個空間位建立模型列表；

??????計算每個物體的最小包圍立方體，是根據物體在世界坐標系中XYZ的坐標范圍，根據得到的坐標范圍，計算出能夠將物體包圍進去的一個最小立方體；

??????計算包圍立方體經過的空間位，是通過包圍立方體的8個頂點坐標，找到對應的8個空間位，再找到其包圍的其它空間位；?

??????計算與光線相交的空間位，從而檢索到相關的物體，是計算光線與這些物體的相交情況，并記錄與光線相交的最近點坐標，并生成反射光、折射光，迭代計算；

采用著色函數計算每個像素點的顏色，是使用最近物體和最近值T來計算著色函數，以著色函數的結果填充該像素。

2.?根據權利要求1所述的GPU并行光線追蹤渲染方法，其特征在于：用S代表空間位，空間邊長為K，首先將三維空間分割為W×N×P個，W、N、P必須的取值必須要保證容納空間內所有模型，????????????????????????????????????????????????，每個空間位所占的體積為K×K×K，每一個空間位對應一個坐標（），在空間坐標系中，每一個空間位對應一個正方體，假設，則其對應的空間正方體的對角線兩個頂點的坐標分別為。

3.根據權利要求1所述的GPU并行光線追蹤渲染方法，其特征在于：建立起所有的空間位之后需要為每一個空間位建立模型列表，需要建立一個由空間位到模型的一對多關系，將所有空間位放入鏈表Slist，鏈表中內容包括一個指向另一個鏈表Mlist的指針，Mlist用于存放所有經過該空間的模型ID。

4.根據權利要求1所述的GPU并行光線追蹤渲染方法，其特征在于：對所有模型進行遍歷，每遍歷到一個模型，得到模型在空間坐標系中的坐標范圍，即,，根據前面得到的坐標范圍，得到一個對角線頂點分別是的正方體，該正方體即為該模型的最小包圍立方體。

5.根據權利要求1所述的GPU并行光線追蹤渲染方法，其特征在于：得到最小包圍立方體需要將最小包圍立方體轉化為空間位范圍，將該模型的ID放到范圍內的空間位對應的Mlist中，遍歷所有模型后，將得到每一個空間位內包含的模型列表；找到經過像素點的第一模型交點，然后按光線的反射和折射，迭代跟蹤過程，直到找到光源，或者達到最大迭代次數；從視點出發，經過每一個視點得到一條光線，得到光線方程，利用GPU中大量的處理核心，將每一束光線方程分配給一個GPU運算核心進行運算；

??????得到像素點所在空間位Sp，定義一個相交距離T，令T等于最大值；

??????遍歷經過該空間位內所有模型；

??????遍歷每個模型內所有多邊形；

???????如果光線與模型相交，計算相交距離t，將t與T進行比較?如果t<T?則T=t；如果在第一個空間位內沒有找到交點，則從像素點出發沿光線方向延伸，得到與空間位邊界的交點，根據所在面關系，得到光線經過的下一個空間位，直到找到交點，或者光線射出空間位最大范圍。

6.根據權利要求1所述的GPU并行光線追蹤渲染方法，其特征在于：當找到與光線相交的第一個模型后，確定第一個相交點后，進行反射和折射運算，確定模型該位置的光線來源；確定新的光線，尋找下一個相交模型及相交點；????整個過程為遞歸操作，在找到最終的光線來源后，從后向前順序取得交點顏色，進行明暗衰減處理，陰影驗證操作。

7.根據權利要求6所述的GPU并行光線追蹤渲染方法，其特征在于：從驗證點出發，向所有光源進行連線，得出陰影線，驗證是否在陰影中，首先得到陰影線經過的第一個空間位；將隱形線與經過該空間位的模型進行相交測試；如果沒有相交，則進入第二個空間位，以此類推，直到找到相交點，或者抵達光源位置，最后得到所有光源對于該驗證點的陰影驗證結果。