[發明專利]采用梯度域米特羅波利斯光傳輸的圖形渲染的方法和系統

無效

• 申請號: 201310745200.5
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103914864A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 亞科·萊赫蒂寧;蒂莫·艾拉;薩穆利·萊內;泰羅·卡拉斯;大衛·利布基
• 申請（專利權）人: 輝達公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T17/00
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;謝栒

技術領域

本申請涉及圖像生成方法和系統，具體地說，涉及用于采用梯度域米特羅波利斯(Metropolis)光傳輸的圖形渲染的方法和系統。

背景技術

Metropolis（米特羅波利斯）采樣是用于生成具有全局間接照明效果的逼真圖像的標準方法。Metropolis采樣是無偏性的并且自適應的。就所生成結果平均可示出為正確的意義而言，它是無偏性的，其對于預測性渲染應用是可取的。就過程目標在于將大部分計算工作量花費在將大部分絕對輻亮度（radiance）貢獻到最后圖像的光傳輸模擬的各部分上的意義而言，它是自適應的。然而，在該處標準Metropolis采樣集中其工作量的絕對輻亮度不一定是用于自適應采樣的良好措施。

標準Metropolis光傳輸過程(procedure)生成若干樣本（x_i，y_i，P_i），其中x和y是圖像坐標，并且P是路徑坐標向量，標識將光從光源傳播到視平面的特定像素的特定光線段鏈的高維向量。Metropolis過程生成樣本，使得他們根據路徑吞吐量函數f（x，y，P）來分布，該函數f（x，y，P）測量單個光路徑對單個圖像空間位置的微分（differential）貢獻。最后圖像通過在P之上進行邊緣化而從樣本獲得，即計算圖像之上的樣本的密度。然而，當前方法可能在獲得視覺會聚方面是慢的。

發明內容

因此，存在對于生成具有較快視覺會聚的圖像的需要。本發明的實施例提供用于生成通過實施在其中光路徑選擇偏向于具有較高梯度值的像素的更多光路徑的選擇的類Metropolis（Metropolis-like）的光傳輸過程來描繪實際圖像的梯度的中間圖像，以及然后通過解算標準Poisson（泊松）方程從梯度域轉換成原始域來重建最后圖像的系統和方法。

更特別地，本發明的實施例涉及生成圖像的方法。方法包括模擬虛擬化三維空間內的至少一個光源的存在。在虛擬化三維空間內定義光感測平面。光感測平面包括要顯示在顯示屏上的若干像素的矩陣。方法進一步包括使用光傳輸過程，針對矩陣的每個像素計算梯度值以產生若干梯度值。計算梯度值包括選擇虛擬化三維空間內的若干光路徑對。計算梯度值進一步包括針對每個光路徑對確定用于矩陣的各個像素的梯度貢獻。此外，計算梯度值包括針對每個光路徑對利用梯度貢獻來更新用于各個像素的梯度值，其中選擇偏向于選擇通過具有較大梯度值的像素的更多光路徑。多個梯度值然后被轉換成表示圖像的多個光強度值。

在另一個實施例中，本發明涉及生成圖像的計算機實現的方法。方法包括模擬虛擬化三維空間內的至少一個光源的存在。經修改Metropolis光傳輸過程被執行以產生梯度值的二維像素矩陣。矩陣表示虛擬化三維內的光傳感器平面。修改Metropolis光傳輸過程，其中使光路徑樣本選擇偏向于選擇通過矩陣的被賦予了較大梯度值的像素的更多光路徑。方法進一步包括將梯度值轉換成光強度值。光強度值表示圖像。

在又一個實施例中，本發明涉及計算機系統。計算機系統包括耦連到總線的處理器、耦連到總線的顯示屏以及耦連到總線的存儲器。存儲器包括指令，該指令當在處理器上被執行時使計算機系統實現生成圖像的方法。方法包括模擬虛擬化三維空間內的至少一個光源的存在。在虛擬化三維空間內定義光感測平面。光感測平面包括要顯示在顯示屏上的若干像素的矩陣。方法進一步包括使用光傳輸過程，針對矩陣的每個像素計算梯度值以產生若干梯度值。計算梯度值包括選擇虛擬化三維空間內的若干光路徑對。計算梯度值進一步包括針對每個光路徑對確定用于矩陣的各個像素的梯度貢獻。此外，計算梯度值包括針對每個光路徑對利用梯度貢獻來更新用于各個像素的梯度值，其中選擇偏向于選擇通過具有較大梯度值的像素的更多光路徑。多個梯度值轉換成表示圖像的多個光強度值。

下面的詳細描述和附圖一起將提供本發明的性質和優勢的更好理解。

附圖說明

本發明的實施例以示例的方式并且不以限制的方式在附圖中示出，并且其中同樣的參考數字指代類似的元件。

圖1示出了根據本發明的一個實施例的示例性計算機系統。

圖2描繪了根據本發明的實施例的、包括光源的、表示為存儲在存儲器中的數據對象的虛擬化三維圖形場景。

圖3A描繪了根據本發明的實施例的、包括具有梯度值的多個像素的屏幕或視平面內的網格。

圖3B描繪了根據本發明的實施例的、包括具有梯度值的多個像素的屏幕或視平面內的網格，其中某些像素比其他像素具有更大的梯度值。