[發明專利]用于進行渲染的系統、方法和計算機可讀介質

有效

• 申請號: 201910026218.7
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN109754455B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: L·T·彼得森;C·奧茲達斯
• 申請（專利權）人: 想象技術有限公司
• 主分類號: G06T15/20
• 分類號: G06T15/20
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;師瑋

本公開的實施例涉及用于進行渲染的系統、方法和計算機可讀介質。渲染系統將點采樣和體積采樣操作進行結合來產生渲染輸出。為了確定3D場景內的曲面位置的顏色信息，在該曲面位置周圍的體積內進行點采樣操作，并且在距離該曲面位置更遠處進行體積光傳輸數據的采樣操作。在點采樣與體積采樣之間提供過渡區，在其中進行點采樣操作和體積采樣操作。在確定該曲面位置的顏色信息中混合從點采樣與體積采樣操作獲得的數據。為了對另一曲面與光線之間的有待著色的相交進行標識，通過針對每個點樣本對該光線進行追蹤來獲得多個點樣本，并且從嵌套的3D體積元素柵格獲得多個體積樣本，這些柵格表達了不同粒度等級下的光傳輸數據。

相關申請引用

本申請是申請號為201410096436.5、申請日為2014年3月14日、發明名稱為“使用點采樣和預計算光傳輸信息進行的渲染”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

以下涉及來自虛擬3D場景的渲染。

背景技術

使用光線追蹤對來自3D場景的圖像進行渲染是基于對渲染方程進行求值，渲染方程包括對不同光行為進行建模的多個嵌套積分，并且難于對其進行分析求解。因此，可以使用對這些方程進行求值的非分析方法。一套逼近渲染方程的成功方法是使用采樣技術。在多個可以隨機地確定的離散值下對積分進行求值以從樣本得出積分的概率性估值。

發明內容

在一個方面中，混合渲染系統使用光線追蹤和體積地散布在3D空間內的光傳輸數據的采樣。例如，一種用于在來自虛擬3D場景的渲染中使用的方法包括在一個方向上從3D場景的一個點直到過渡區的最大距離對光線進行追蹤。如果針對該光線，沒有在比過渡區的最小距離更近的距離處檢測到相交，則該方法使圓錐截面沿著光線的方向前進穿過3D場景中的3D體積元素柵格。每個體積元素與表示傳播通過該體積元素的曲面的光能量的數據相關聯。基于擴展因數和3D場景中的點到當前采樣點的距離確定前進的圓錐截面的面積。在前進過程中從與圓錐截面相交的體積元素收集光能量數據，并且針對3D場景中的該點自從體積元素收集的光能量中產生光照信息。在一些方面中，多種方法可以讓用于每條發射光線的圓錐體(其對圓錐截面進行定義)前進。每個圓錐體可以沿著對應光線的方向軸向地定中心。圓錐體可以在距離光線原點最小距離處開始前進，并且可以根據光線的特征確定該最小距離。

在圓錐體前進過程中訪問對光能量傳播進行描述的數據。這種數據可以表達與從對應體積元素傳播的光能量相關聯的方向和強度數據。這種光能量可以包括源自體積元素的光和傳播通過該體積元素的光(并且可以根據這種體積元素內包含的對象的特征對光進行修改)。例如，每個3D柵格元素可以是一個立方體，并且該立方體的每個面可以具有光方向以及與光方向相關聯的強度數據。給定柵格的每個立方體包含一個體積，該體積包含在一個或多個更大的柵格元素(最大元素除外)內。更細粒度的元素展示3D場景中的更小的體積并且更精確地展示光方向和顏色強度數據，因為較粗粒度的元素包括多個更細粒度元素的方向和顏色強度數據的混合。可以通過對來自每個光源的一條或多條光線進行正向追蹤并根據正向追蹤的結果將離散的光能量記錄存放在3D場景中來產生光傳輸數據。例如，正向追蹤可以對3D場景中的幾何體之間與正向追蹤光線之間的相交進行檢測，并且其可以引起存放具有根據該曲面的特征確定的特征的光能量記錄。在將這些光能量記錄存放在該場景內之后，可以根據將表達該數據所用的一種或多種特定格式來處理這些記錄。這些光能量記錄還可以用于多種目的，包括提供光子地圖供光子查詢中使用。