[發(fā)明專利]光線追蹤處理器、處理器芯片、設(shè)備終端以及光線追蹤方法

有效

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• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113344766B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 中天恒星（上海）科技有限公司
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G06F9/48
• 代理公司: 上海上谷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31342
• 代理人: 蔡繼清

本申請公開了一種光線追蹤處理器、處理器芯片、設(shè)備終端以及光線追蹤方法，光線追蹤處理器包括全局任務(wù)分配單元用于接收光線追蹤任務(wù)，并根據(jù)多個光線處理控制器的工作狀態(tài)對光線追蹤任務(wù)進(jìn)行分配；光線追蹤任務(wù)包括光線求交計算任務(wù)；每個光線處理控制器包括本地任務(wù)分配單元和多個類型的計算單元；本地任務(wù)分配單元用于接收全局任務(wù)分配單元的光線追蹤任務(wù)并根據(jù)其中的光線求交計算任務(wù)分配至適配的計算單元進(jìn)行光線求交計算；全局緩存單元用于緩存各個光線處理控制器處理光線追蹤任務(wù)的處理結(jié)果；任務(wù)返回單元用于獲取每個光線追蹤任務(wù)對應(yīng)的處理結(jié)果并返回至光線追蹤任務(wù)的發(fā)起端。本光線追蹤處理器提升了光線追蹤任務(wù)的運算效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光線追蹤處理器、處理器芯片、設(shè)備終端以及光線追蹤方法。

背景技術(shù)

光線追蹤是一種以模擬現(xiàn)實世界中的光線傳播來實現(xiàn)真實感繪制的算法，通過跟蹤與物體發(fā)生交互作用的光線，基于場景中各個對象的材質(zhì)屬性，得到物體表面產(chǎn)生的反射及散射的路徑，模擬出真實的虛擬場景，由于在整個模擬過程中需要跟蹤場景中的每一條光線，使得光線追蹤的計算規(guī)模特別巨大，僅在電影工業(yè)等領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用，然而實時的光線追蹤由于受硬件的限制一直無法發(fā)展起來，近年來隨著圖形處理器GPU的通用計算不斷發(fā)展，提供了多種針對上述問題的解決方案，例如將整個光線追蹤的計算過程都在GPU上實現(xiàn)，也就是從光線的產(chǎn)生到加速結(jié)構(gòu)的遍歷，到最后的著色都在GPU上執(zhí)行，然而這會大大增加GPU的負(fù)擔(dān)，并且當(dāng)核心算法非常復(fù)雜時，由邏輯控制造成的開銷可能會非常大，導(dǎo)致整體運算性能大大降低。某些廠商還為此裝備了獨立的光線追蹤處理器，例如NVIDIA公司的RT core，RT core就是一種專門為實時光線追蹤計算進(jìn)行加速處理的專用硬件單元，但是采用這種光線追蹤處理器也會帶來相關(guān)的問題，其中最大的問題是無法很好的處理光線的發(fā)散問題，由于一副場景中普遍存在著大量的不同材質(zhì)的問題，導(dǎo)致每個光線在遍歷后最終的著色器組(Hit Group)的著色器身份碼(Shader ID)會出現(xiàn)大量的分歧，目前市場上的硬件方案無法很好的處理這類問題，導(dǎo)致當(dāng)發(fā)散問題大量出現(xiàn)時運算效率會數(shù)十倍的下降。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本申請的目的在于提供一種光線追蹤處理器、處理器芯片、設(shè)備終端以及光線追蹤方法，提升了光線追蹤的運算效率，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題。

為實現(xiàn)上述目標(biāo)及其他相關(guān)目標(biāo)，本申請第一方面提供一種光線追蹤處理器，包括：全局任務(wù)分配單元、多個光線處理控制器、全局緩存單元和任務(wù)返回單元；全局任務(wù)分配單元，耦接于各個光線處理控制器，用于接收光線追蹤任務(wù)，并根據(jù)所述多個光線處理控制器的工作狀態(tài)對所述光線追蹤任務(wù)進(jìn)行分配；其中，所述光線追蹤任務(wù)包括光線求交計算任務(wù)；每個所述光線處理控制器，包括：本地任務(wù)分配單元和多個類型的計算單元；所述本地任務(wù)分配單元，用于接收所述全局任務(wù)分配單元的光線追蹤任務(wù)并根據(jù)其中的光線求交計算任務(wù)分配至適配的計算單元進(jìn)行光線求交計算；其中，所述適配指的是所述光線求交計算的求交對象與所述計算單元的類型適配；

所述全局緩存單元，耦接于各個光線處理控制器，用于緩存各個光線處理控制器處理光線追蹤任務(wù)的處理結(jié)果；所述任務(wù)返回單元，耦接于所述全局任務(wù)分配單元及全局緩存單元，用于獲取每個光線追蹤任務(wù)對應(yīng)的處理結(jié)果并返回至所述光線追蹤任務(wù)的發(fā)起端。

本申請第二方面提供一種處理器芯片，包括：至少一個主處理器；如權(quán)利要求1-6所述的光線追蹤處理器，耦接于所述至少一個主處理器，以用于接收并處理至少一個主處理器發(fā)出的光線追蹤任務(wù)，并返回計算結(jié)果。

本申請第三方面提供一種設(shè)備終端，包括第二方面提供的所述處理器芯片。

本申請第四方面提供一種光線追蹤方法，應(yīng)用于上述的光線追蹤處理器，所述光線追蹤方法包括：