用于實施路徑空間濾波的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于實施路徑空間濾波的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品。在使用中，對與場景相關聯(lián)的光傳輸路徑的集合進行采樣。此外，選擇與經(jīng)采樣的光傳輸路徑的集合相關聯(lián)的多個頂點，其中每個所選擇的頂點具有相關聯(lián)的吞吐量和光貢獻。進一步地，利用一個或多個權重，確定所選擇的多個頂點中的每一個的平均光貢獻。又進一步地，在將所選擇的頂點中的每一個的平均光貢獻乘以頂點的相關聯(lián)的吞吐量之后，組合所選擇的多個頂點中的每一個的平均光貢獻。
【專利說明】用于實施路徑空間濾波的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品
[0001] 優(yōu)先權聲明
[0002] 本申請要求于2013年4月22日所提交的61/814, 734號美國臨時申請的權益，其 全部內(nèi)容通過援引的方式并入本文。

【技術領域】
[0003] 本發(fā)明涉及計算機圖形，并且，更具體地，涉及實施光傳輸仿真。

【背景技術】
[0004] 光傳輸仿真是在圖像生成中普遍使用的技術。例如，光傳輸仿真當在采用如場景 的表面之上的材料、照相機、以及光的物理實體進行建模期間被實現(xiàn)時可遞送逼真的圖像。 然而，用于實施光傳輸仿真的當前技術已與各種限制相關聯(lián)。
[0005] 例如，取決于模型的復雜性，仿真算法固有的噪聲可能在計算過程中以緩慢的速 率消失（vanish)。因此存在對于解決與現(xiàn)有技術相關聯(lián)的該問題和/或其他問題的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 提供了用于實施路徑空間濾波的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品。在使用中，對與場 景相關聯(lián)的光傳輸路徑的集合進行采樣。此外，選擇與經(jīng)采樣的光傳輸路徑的集合相關聯(lián) 的多個頂點，其中每個所選擇的頂點具有相關聯(lián)的吞吐量（throughout)和光貢獻（1 ight contribution)。進一步地，利用一個或多個權重，確定所選擇的多個頂點中的每一個的平 均光貢獻。又進一步地，在將所選擇的頂點中的每一個的平均光貢獻乘以頂點的相關聯(lián)的 吞吐量之后，組合被選擇的多個頂點中的每一個的平均光貢獻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1示出根據(jù)一個實施例的、用于實施路徑空間濾波的方法。
[0008] 圖2示出根據(jù)另一實施例的、路徑空間濾波的例示性圖示。
[0009] 圖3顯示根據(jù)另一實施例的、使用路徑空間濾波產(chǎn)生的性能增益的第一印象 (impression)。
[0010] 圖4示出根據(jù)另一實施例的、輻照度內(nèi)插與路徑空間濾波之間的原理的區(qū)別的示 意圖。
[0011] 圖5示出根據(jù)另一實施例的、路徑空間濾波與光子映射之間的比較。
[0012] 圖6示出其中可實現(xiàn)各先前實施例的各架構(gòu)和/或功能性的例示性系統(tǒng)。

【具體實施方式】
[0013] 圖1示出根據(jù)一個實施例的、用于實施路徑空間濾波的方法100。如操作102所 示，對與場景相關聯(lián)的光傳輸路徑的集合進行采樣。在一個實施例中，場景可包括要被渲染 的圖形場景。在另一實施例中，可從與場景相關聯(lián)的光傳輸路徑的總數(shù)中對光傳輸路徑的 集合進行采樣。
[0014] 此外，在一個實施例中，場景的光傳輸路徑可包括行進通過場景(例如通過場景的 像素等）的光的光線或路徑。例如，光路徑可從光源處開始并可行進通過場景直到其到達 照相機。在另一實施例中，對光傳輸路徑的集合進行采樣可包括從與場景相關聯(lián)的光傳輸 路徑的總數(shù)中選擇多個路徑。在又一實施例中，可根據(jù)任何標準實施對光傳輸路徑的采樣。 例如，可通過一個或多個動作來對光傳輸路徑的集合進行采樣，所述動作包括以下內(nèi)容中 的一個或多個：生成眼路徑、生成光路徑、以及由陰影光線和近鄰（proximity)中的一個或 多個將一個或多個眼路徑與光路徑相連接。在又一實施例中，光傳輸路徑可包括在參與介 質(zhì)與半透明物質(zhì)中的一個或多個中具有頂點的光傳輸路徑。
[0015] 進一步地，如操作104所示，選擇與經(jīng)采樣的光傳輸路徑的集合相關聯(lián)的多個頂 點，其中每個所選擇的頂點具有相關聯(lián)的吞吐量和光貢獻。在一個實施例中，每個頂點可指 示場景內(nèi)的交點。例如，與光傳輸路徑相關聯(lián)的頂點可指示場景內(nèi)的表面與光傳輸路徑之 間的交點。
[0016] 又進一步地，在一個實施例中，每個頂點的光貢獻可包括由頂點處的相關聯(lián)的光 傳輸路徑所貢獻的光的量。在另一實施例中，與每個頂點相關聯(lián)的吞吐量可包括光隨著從 該頂點傳輸?shù)秸障鄼C或屏幕中的至少一個而累積的衰減。
[0017] 另外，在一個實施例中，經(jīng)采樣的光傳輸路徑的集合可被局部濾波。例如，可根據(jù) 一個或多個標準移除經(jīng)采樣的集合內(nèi)的一個或多個光傳輸路徑。在另一實施例中，可在確 定所選擇的多個頂點中的每一個的平均光貢獻之前實施濾波。
[0018] 此外，在一個實施例中，可根據(jù)任何標準實施光傳輸路徑的濾波。例如，濾波可 包括利用要被濾波的樣本的隨機、偽隨機、或擬隨機選擇中的一個或多個來對光傳輸路 徑中的一個或多個進行采樣。通過該方式，局部濾波可改進正在實施的數(shù)值積分近似 (numerical integro-approximation)的效率。
[0019] 此外，在一個實施例中，對經(jīng)采樣的光傳輸路徑進行濾波可進一步包括實施一個 或多個附加動作。例如，對于經(jīng)采樣的光傳輸路徑的集合內(nèi)的第i個光傳輸路徑，可存儲至 少一個頂點Xi、沿眼路徑段到頂點Xi的衰減a i、以及光路徑段到頂點Xi的輻射貢獻Ci。
[0020] 又進一步地，在一個實施例中，對經(jīng)采樣的光傳輸路徑進行濾波可進一步包括實 施一個或多個累積。表1示出根據(jù)一個實施例的其在通過累加 ru.r,來形成圖像期間被 使用。當然，應注意的是僅出于示例性目的而闡述表1中示出的q的圖示，并且因此不應 被視為以任何方式加以限制。
[0021] 表 1
[0022]

【權利要求】
1. 一種方法，包括： 對與場景相關聯(lián)的光傳輸路徑的集合進行采樣； 選擇與經(jīng)采樣的光傳輸路徑的集合相關聯(lián)的多個頂點，其中每個所選擇的頂點具有相 關聯(lián)的吞吐量和光貢獻； 利用一個或多個權重，確定所選擇的多個頂點中的每一個的平均光貢獻；以及 在將所述所選擇的頂點中的每一個的所述平均光貢獻乘以所述頂點的所述相關聯(lián)的 吞吐量之后，組合所述所選擇的多個頂點中的每一個的所述平均光貢獻。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括以迭代方式重復所述選擇、確定和組合。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括對所述經(jīng)采樣的光傳輸路徑的集合進行局 部濾波。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述濾波在所述確定所選擇的多個頂點中的每一 個的所述平均光貢獻之前實施。
5. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其中實施要被濾波的樣本的隨機、偽隨機、或擬隨機選 擇中的一個或多個。
6. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述局部濾波改進數(shù)值積分近似的效率。
7. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其中組合所述所選擇的多個頂點中的每一個的所述平 均光貢獻在光傳輸仿真期間實施，并且所述局部濾波改進所述光傳輸仿真的效率。
8. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述光傳輸路徑的集合通過以下項中的一個或多 個來采樣：生成眼路徑、生成光路徑、以及由陰影光線和近鄰中的一個或多個將一個或多個 眼路徑與光路徑相連接。
9. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述方法實現(xiàn)為漸進式方法。
10. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括，對于所述經(jīng)采樣的光傳輸路徑的集合內(nèi) 的第i個光傳輸路徑，存儲至少一個頂點Xi、沿眼路徑段到所述頂點 Xi的衰減a i、以及光 路徑段到所述頂點Xi的輻射貢獻Ci。
11. 根據(jù)權利要求10所述的方法，進一步包括通過累加⑴·π來形成圖像，其中
12. 根據(jù)權利要求11所述的方法，其中β具有圍繞所述頂點Xi的半徑r (η)。
13. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其中
14. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述多個頂點利用范圍搜索來選擇。
15. 根據(jù)權利要求14所述的方法，其中所述范圍搜索通過散列網(wǎng)格、經(jīng)典范圍搜索、以 及分治法中的至少一個來實施。
16. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其中所述半徑r (η)通過沿路徑的距離或立體角中的 至少一個來選擇。
17. 根據(jù)權利要求16所述的方法，其中所述一個或多個權重中的每一個測量所述所選 擇的多個頂點中的一個或多個之間的相似度，其中這類相似度取決于所述所選擇的多個頂 點中的一個或多個之間的幾何相似度、傳輸相似度以及可視性相似度中的一個或多個。
18. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述方法跨用于渲染立體圖像對、渲染動畫中的 多個幀、以及渲染一個或多個光場顯示所要求的圖像集合中的一個或多個的多個視點來應 用。
19. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括通過將一個或多個各異的時間點處的一 個或多個圖像平均化來仿真運動模糊。
20. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中對所述光傳輸路徑的集合進行采樣與一個或多 個著色操作解耦。
21. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其中對所述經(jīng)采樣的光傳輸路徑的集合進行局部濾 波被線性地實施，并應用在基于采樣的渲染引擎之上。
22. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述對光傳輸路徑的集合進行采樣通過隨機、偽 隨機、或擬隨機采樣中的一個或多個來實施。
23. 根據(jù)權利要求10所述的方法，進一步包括利用相關聯(lián)的波長λ 所述輻射貢獻 Ci平均化以一致地仿真光譜光傳輸。
24. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述光傳輸路徑包括在參與介質(zhì)和半透明物質(zhì) 中的一個或多個中具有頂點的光傳輸路徑。
25. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述利用一個或多個權重確定所述所選擇的多 個頂點中的每一個的平均光貢獻是迭代的。
26. -種非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)，其存儲指令，所述指令當由處理器執(zhí)行時，使 所述處理器實施步驟包括： 對與場景相關聯(lián)的光傳輸路徑的集合進行采樣； 選擇與經(jīng)采樣的光傳輸路徑的集合相關聯(lián)的多個頂點，其中每個所選擇的頂點具有相 關聯(lián)的吞吐量和光貢獻； 利用一個或多個權重，確定所選擇的多個頂點中的每一個的平均光貢獻；以及 在將所述所選擇的頂點中的每一個的所述平均光貢獻乘以所述頂點的所述相關聯(lián)的 吞吐量之后，組合所述所選擇的多個頂點中的每一個的所述平均光貢獻。
27. -種系統(tǒng)，包括： 處理器，其用于： 對與場景相關聯(lián)的光傳輸路徑的集合進行采樣； 選擇與經(jīng)采樣的光傳輸路徑的集合相關聯(lián)的多個頂點，其中每個所選擇的頂點具有相 關聯(lián)的吞吐量和光貢獻； 利用一個或多個權重，確定所選擇的多個頂點中的每一個的平均光貢獻；以及 在將所述所選擇的頂點中的每一個的所述平均光貢獻乘以所述頂點的所述相關聯(lián)的 吞吐量之后，組合所述所選擇的多個頂點中的每一個的所述平均光貢獻。
【文檔編號】G06F17/50GK104112034SQ201410160793
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權日:2013年4月22日
【發(fā)明者】亞歷山大·凱勒, 肯·帕特里克·達姆, 尼古勞斯·比內(nèi)爾 申請人:輝達公司