專利名稱：用于降低計(jì)算次數(shù)的區(qū)間算法在射線跟蹤問題中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所要求的發(fā)明的實(shí)現(xiàn)一般可涉及射線跟蹤，特別是涉及用于射線
跟蹤的區(qū)間(interval)算法。
背景技術(shù)：
射線跟蹤是用于與各種J 某體中的波傳播有關(guān)的多種物理現(xiàn)象的 建模的公知方法。例如，射線跟蹤用于在真實(shí)感計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中計(jì)算 光照方案，用于在無線通信中的復(fù)雜環(huán)境信道建才莫，以及在高級(jí)音頻 應(yīng)用中的傲銳渲染(aureal rendering)等。
射線是一條由位置向量描述的始于空間中的某個(gè)點(diǎn)的無限長(zhǎng)的 半直線，射線從所述點(diǎn)沿方向向量傳播。射線跟蹤用在計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 中，通過沿著由射線的方向向量描述的瞄準(zhǔn)線來指引由射線的位置向 量描述的來自著眼點(diǎn)的一條或多條射線，以確定可見度。為了確定沿 那條瞄準(zhǔn)線的最近可見表面，要求針對(duì)與虛擬場(chǎng)景內(nèi)所有幾何形狀的 交點(diǎn)來有效地測(cè)試所述射線并保持最近的交點(diǎn)。
當(dāng)以真實(shí)值工作時(shí)，數(shù)據(jù)通常由具有有限精度的浮點(diǎn)(FP)數(shù)來近 似。在整個(gè)數(shù)空間中，F(xiàn)P表示是不一致的，并且通常，所需的真實(shí)值 (即1/3)由小于或大于所需值的某個(gè)值來近似。引入的誤差經(jīng)常是不均 勻的一一精確值和最接近的較低FP近似值之間的差可能遠(yuǎn)大于或小 于精確值與最接近的較高FP近似值之間的差異。這樣的數(shù)值誤差可 能會(huì)在所有的計(jì)算中傳播和積累，有時(shí)造成嚴(yán)重的問題。
處理這樣的數(shù)值不準(zhǔn)確的一種方式是使用區(qū)間來取代FP近似值。 在這種情況下，任何實(shí)數(shù)都由2個(gè)FP值來表示 一個(gè)小于真實(shí)值，而另一個(gè)大于真實(shí)值。邊界值在所有的計(jì)算中保存，從而產(chǎn)生區(qū)間， 所述區(qū)間覆蓋了精確解。
通常，使用區(qū)間算法的應(yīng)用限于某些類別的工作負(fù)荷(諸如質(zhì)量控 制、經(jīng)濟(jì)學(xué)或量子力學(xué))，其中這種區(qū)間計(jì)算的附加成本明顯超過對(duì)任
何最終值處理不精確的FP數(shù)的所推斷的成本。


結(jié)合到本說明書中并構(gòu)成本說明書的 一部分的附圖，說明了符合 本發(fā)明原理的一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)方式，并且與描述一起來解釋這樣的實(shí) 現(xiàn)方式。這些附圖不一定按比例繪制，而是重點(diǎn)在于說明本發(fā)明的原 理。在附圖中，
圖1說明了在二進(jìn)制樹的遍歷期間執(zhí)行的，從公共起點(diǎn)出發(fā)通過
單元的所跟蹤的多條射線的示例；
圖2說明了遍歷通過二進(jìn)制樹的多條射線的區(qū)間實(shí)現(xiàn)的示例； 圖3是流程圖，說明了使用區(qū)間技術(shù)來遍歷通過二進(jìn)制樹的多條
射線的過程。
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)描述涉及附圖。在不同的附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)可用 于表示相同或相似的要素。在以下描述中，為了解釋而非限制的目的， 闡述了諸如特定結(jié)構(gòu)、體系結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)等具體細(xì)節(jié)，以提供 對(duì)所要求的發(fā)明的各個(gè)方面的充分理解。然而，對(duì)從本公開獲益的本
領(lǐng)域技術(shù)人員來說，很顯然，所要求的發(fā)明的各個(gè)方面可以在脫離這 些具體細(xì)節(jié)的其它示例中實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)例中，省略了對(duì)/>知設(shè)備、 電路和方法的描述以免不必要的細(xì)節(jié)使本發(fā)明的描述變得不清晰。
實(shí)施例提供了依靠應(yīng)用的所選幾何性質(zhì)的射線跟蹤遍歷，以降低 在各個(gè)遍歷步驟期間要求的浮點(diǎn)(或其它的數(shù)據(jù)類型操作諸如整數(shù)、 定點(diǎn))操作的數(shù)量。區(qū)間遍歷算法不依賴于組中的射線數(shù)目。多級(jí)遍歷方案可以實(shí)現(xiàn)，這開始于在組中的大量射線并然后按需要減少它以維 持組相干性。在遍歷期間可以產(chǎn)生附加的射線來改進(jìn)高幾何復(fù)雜度的 區(qū)域中產(chǎn)生的圖象的反鋸齒性質(zhì)。區(qū)間遍歷算法組并行幾何查詢，提 取所選的與整個(gè)組相關(guān)的公共幾何特性，然后僅使用這些特性(而不是 整個(gè)組)來執(zhí)行查詢。射線跟蹤整體上基于并行幾何查詢，所述查詢針 對(duì)某種空間排序的幾何數(shù)據(jù)庫來執(zhí)行。區(qū)間遍歷算法可^皮擴(kuò)展以覆蓋 其它類型的應(yīng)用，其中可能針對(duì)專用數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)并跟蹤某些組性質(zhì)。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的實(shí)施例不限于浮點(diǎn)實(shí)現(xiàn)方式。而 是，本發(fā)明的實(shí)施例發(fā)明可以用各種數(shù)據(jù)類型來實(shí)現(xiàn)，所述數(shù)據(jù)類型 包括但不限于整數(shù)、定點(diǎn)等。
圖1說明了用于遍歷二進(jìn)制樹的從公共起點(diǎn)106出發(fā)通過單元 104的所跟蹤的多條射線102的示例100。 一個(gè)單元104由分割平面 P0分割為包括最近單元C0 108和最遠(yuǎn)單元C1 IIO的兩個(gè)子空間。射 線102可^皮發(fā)射通過屏幕上的像素而進(jìn)入表示某個(gè)場(chǎng)景內(nèi)的所有對(duì)象 的數(shù)據(jù)庫中。這些(適當(dāng)細(xì)分的)對(duì)象和數(shù)據(jù)可以表示空的空間，并且 可按分級(jí)空間劃分結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)。發(fā)射射線102包括對(duì)射線102通過 該結(jié)構(gòu)可采用的路徑進(jìn)行跟蹤。并行的可能性存在4旦有限，因?yàn)楦鳁l 射線可以采用不同的路徑來通過該數(shù)據(jù)庫，并且由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是分級(jí) 的，因此在射線/人一級(jí)進(jìn)入下一級(jí)時(shí)，存在順序依賴性。
數(shù)據(jù)庫可以將對(duì)象的分布和空的空間表示為軸對(duì)準(zhǔn)空間區(qū)間的
集合。射線的集合可以針對(duì)數(shù)據(jù)庫分級(jí)結(jié)構(gòu)的任意級(jí)另'J(即沒有必要從 頂部開始)來直接測(cè)試。從該結(jié)構(gòu)向下行進(jìn)的射線束可纟皮細(xì)分。
這引發(fā)了數(shù)值保真度的改進(jìn)并簡(jiǎn)化了跟蹤射線的過程。特別是， 降低了每條射線所要求的操作的數(shù)量，從而引發(fā)總體應(yīng)用性能的改 進(jìn)。此外，硬件可以設(shè)計(jì)成直接實(shí)現(xiàn)這種區(qū)間算法，從而允許附加的 性能改進(jìn)。射線的發(fā)射不是圖形學(xué)特有的，類似的技術(shù)同樣可以用來 跟蹤各種類型的波的傳播，從而為軍事目的來計(jì)算雷達(dá)截面，等等。在射線跟蹤環(huán)境中，可能要求發(fā)射許多條射線。完成該:燥作的一 種方式是確定所有射線與定義場(chǎng)景中的所有幾何對(duì)象的所有多邊形 的交點(diǎn)。
完成該操作另 一種方式是將所有的這些多邊形劃分成軸對(duì)準(zhǔn)的 劃分結(jié)構(gòu)。這種方式的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式是將整個(gè)場(chǎng)景分割成均一立方體 格，同時(shí)復(fù)制跨立方體邊界的多邊形。射線可^皮發(fā)射并且該射線通過 的立方體可纟皮預(yù)測(cè)。該射線僅針對(duì)這些立方體的每一個(gè)的內(nèi)容來測(cè) 試，而忽略其余的因素。由于使用這樣的表示相對(duì)于對(duì)每個(gè)多邊形測(cè) 試每條射線的相對(duì)功效，術(shù)語"加速結(jié)構(gòu)"可用于描述設(shè)計(jì)用來降低 射線-多邊形交點(diǎn)測(cè)試的總數(shù)量的任何這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
上述的均 一立方格具有以下優(yōu)點(diǎn)可以容易地計(jì)算射線通過立方 體的軌線，以及可以直接訪問相關(guān)的數(shù)據(jù)。但是該場(chǎng)景中的細(xì)節(jié)可能 不是均勻分布的。例如，大量的多邊形可能在一個(gè)立方體中結(jié)束，而 非常少的細(xì)節(jié)在其它立方體中結(jié)束。
另一個(gè)加速結(jié)構(gòu)構(gòu)造一般被稱作kd-樹。在這種加速結(jié)構(gòu)中，一 些成本函數(shù)可以用于通過軸-對(duì)準(zhǔn)的平面來遞歸地分割場(chǎng)景。最初，該 場(chǎng)景可以由這樣的平面分割成兩個(gè)，然后每一半又可以沿著某個(gè)其它 平面分割，等等。這產(chǎn)生了該結(jié)構(gòu)的分級(jí)組織。加速結(jié)構(gòu)的各個(gè)級(jí)別 可以一皮遞歸地遍歷以確定在哪里可以發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的下一個(gè)級(jí)別。在這 些結(jié)構(gòu)的構(gòu)造階段中仔細(xì)地選擇成本函數(shù)以達(dá)到最優(yōu)的性能，同時(shí)當(dāng) 發(fā)射可視化需要的各種射線時(shí)稍后遍歷這些樹。
kd-樹的葉節(jié)點(diǎn)表示小的軸對(duì)準(zhǔn)的單元，其中有某個(gè)數(shù)量的多邊 形。在沿樹向上的下一個(gè)級(jí)別，各個(gè)節(jié)點(diǎn)表示由葉節(jié)點(diǎn)中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn) 完全填滿的軸對(duì)準(zhǔn)的框("分割-平面"將4交大體積分割成兩個(gè)葉單元)。 在下一個(gè)級(jí)別，各個(gè)節(jié)點(diǎn)表示由使用類似的分割-平面等的較低級(jí)別的
節(jié)點(diǎn)中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)完全填滿的軸對(duì)準(zhǔn)的框。不要求樹是平^f軒的，即任 何內(nèi)部節(jié)點(diǎn)可以分割成葉節(jié)點(diǎn)和另一個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)。在任何鄉(xiāng)合定的級(jí)
別，射線可以與有界框相交以確定是否(l)該射線完全未命中該框，(2) 射線擊中該框并通過"左"子節(jié)點(diǎn)，即達(dá)到分割-平面的"左"邊，(3) 射線擊中該框并通過"右"子框，或(4)射線擊中并通過兩個(gè)子框。在第一種情況(l)下，不再需要進(jìn)一步處理舉支低級(jí)別的節(jié)點(diǎn)，因?yàn)樯渚€ "未命中"該樹的整個(gè)較低部分。本發(fā)明的實(shí)施例適用于許多加速結(jié)構(gòu)，包括使用分離平面確定哪 些對(duì)象必須針對(duì)特定射線來測(cè)試的那些加速結(jié)構(gòu)。這些加速結(jié)構(gòu)包括但不限于格、有界框和kd-樹。參照?qǐng)D1，對(duì)于任何給定的射線塊，遍歷算法確定射線102是否(1) 通過子空間108到分割-平面104的左邊；(2) 通過子空間110到分割-平面104的右邊；或(3) 通過子-空間108和110。在二進(jìn)制樹的整個(gè)遍歷期間，對(duì)各條射線102,單元入口和出口 點(diǎn)是已知的。這些是由從先前的計(jì)算中已知的oa， ob， oc， od以及 oA， oB， oC， oD表示的距離。計(jì)算與分割-平面P。的交點(diǎn)。它們表 示為距離oa, op, ox，以及o5。入口和出口距離與平面交點(diǎn)進(jìn)行比較。 例如，參照?qǐng)D1，射線oa和ob將僅通過左單元108,而射線oc和od 通過兩個(gè)單元108和110。對(duì)于射線通過的各個(gè)后續(xù)單元重復(fù)進(jìn)4亍該 過程。如果算法要求單元108和110的射線遍歷，那么所有關(guān)于最遠(yuǎn)單 元(如110)的信息，都存儲(chǔ)在類似堆棧的結(jié)構(gòu)中。具體地說，所述信息 包括到入口點(diǎn)ox和o5以及出口點(diǎn)oC和oD的距離。首先通過對(duì) 入口點(diǎn)a, b, c和d以及出口點(diǎn)A， B, x和S 4丸行當(dāng)前過程的所有步 驟來遞歸地遍歷最近的單元108。 一旦已經(jīng)遍歷了最近的一個(gè)單元中 的所有單元，就從堆棧中檢索最遠(yuǎn)的單元數(shù)據(jù)110并且重復(fù)整個(gè)過程。如果一些單元包含原始對(duì)象(例如三角形)，那么針對(duì)這些對(duì)象來 測(cè)試通過這個(gè)單元的剩余射線。例如，進(jìn)行射線/三角形交點(diǎn)測(cè)試。在一些情況下，對(duì)于各條射線，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)原始對(duì)象，到該原 始對(duì)象的距離小于到當(dāng)前單元的距離。在這種情況下，后續(xù)的遍歷步驟不是必須的。如果射線跟蹤用于渲染的目的，那么若這樣的原始對(duì) 象是不透明的，則可以使用細(xì)化。圖2說明了用于二進(jìn)制樹的區(qū)間遍歷的從公共起點(diǎn)206出發(fā)通過 單元204的所跟蹤的多條射線202的示例200。圖2示出了在單元分 割后的下一個(gè):i4歷步驟。特別是，圖1示出了一個(gè)單元由分割-平面 Po分割成兩個(gè)子空間Col08和d110的情況。在圖2中，Co208被進(jìn) 一步分割成Cqo 210和C2212與C3 214的結(jié)合。沒有射線202與最近 的子空間Coo210相交。區(qū)間遍歷算法在對(duì)一組射線計(jì)算和維持單個(gè)區(qū)間的基礎(chǔ)上建立， 其中單個(gè)區(qū)間包括從所選的點(diǎn)(照相機(jī)位置)到特定單元的束中的所有 的射線的最小和最大距離。代替將單獨(dú)射線表示為指向特定方向的3D 向量，射線的集合可以表示為近似指向某個(gè)特定方向的區(qū)間的單個(gè)3D 向量。通常，這些射線越相干，區(qū)間就可能會(huì)越緊密。對(duì)各個(gè)坐標(biāo)x, y和z,這個(gè)區(qū)間可以定義為所有射線中的最小和最大坐標(biāo)值。同樣， 加速結(jié)構(gòu)的單獨(dú)單元可以表示為在x, y和z中的區(qū)間。在分級(jí)加速結(jié) 構(gòu)的任何級(jí)別上的單元可以表示為這樣的區(qū)間。在對(duì)加速結(jié)構(gòu)進(jìn)行較 深的遍歷時(shí)，表示一組射線的區(qū)間的向量可以針對(duì)效率來細(xì)分成多組 射線。通常在加速結(jié)構(gòu)中的較深處發(fā)現(xiàn)較高程度的射線相干性。圖3是流程圖，說明了二進(jìn)制樹的區(qū)間遍歷的過程300。雖然為 了便于說明，過程300可針對(duì)圖2來描述，但是所要求的發(fā)明并不限 于此。在每個(gè)遍歷步驟中執(zhí)行一次圖3的動(dòng)作302、 304和306,同時(shí) 對(duì)各個(gè)遍歷單元執(zhí)行動(dòng)作308-316。在動(dòng)作302中，產(chǎn)生一組射線并計(jì)算該組射線的一些^^共特性。 對(duì)于那些從特定公共起點(diǎn)例如照相機(jī)位置o產(chǎn)生，通過具有像素pxy 的屏幕的射線，對(duì)各個(gè)坐標(biāo)軸計(jì)算以下各項(xiàng)—在動(dòng)作304中，計(jì)算在任何給定軸上的方向向量op"的所有投 影中的最小和最大距離值。通過定義，對(duì)于該組中的每條射線，opxy 向量的x、 y和z坐標(biāo)將在合適的區(qū)間內(nèi)。在頂部單元遍歷開始時(shí)(動(dòng)作304)，確定最小和最大距離o&和oAb這些可以指定為區(qū)間[oa!, oA山在剩余的遍歷過程中維持并可能修改(縮小)這個(gè)區(qū)間。通過定 義，對(duì)于該組中的任何射線，到最近單元入口點(diǎn)的距離不小于oa!且 到最遠(yuǎn)單元出口點(diǎn)的距離小于或等于oA!。 在動(dòng)作306中，定義反向區(qū)間。在動(dòng)作308中，可以使用在動(dòng)作306中定義的反向區(qū)間來計(jì)算到分割平面的最小和最大距離Odmin和Odmax。如圖2所示，由平面P2分割子單元C2212和C3 214。確定是否遍 歷了子單元<32212和(33214。具體地說，這通過評(píng)估以下兩個(gè)條件來 確定，如果滿足所述條件，則導(dǎo)致僅遍歷了一個(gè)子單元—在動(dòng)作310中，如果到單元(oaO的最小距離大于到平面(oA2)的 最大距離，則修改[oal， oAl]區(qū)間并僅遍歷右子單元(動(dòng)作312)?！趧?dòng)作314中，如果到單元(oA!)的最大距離小于到平面(oa3) 的最小距離，則修改[oal， oAl]區(qū)間并僅遍歷左子單元(動(dòng)作316)。如果這些條件都不滿足，則必須遍歷兩個(gè)子單元(動(dòng)作318)并必 須修改適當(dāng)?shù)膮^(qū)間。如圖2中所示的，在C2遍歷的期間，區(qū)間將是[oa ， oA2]。對(duì)單元C3，區(qū)間將是[oa3, oA]。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到本文描述的區(qū)間遍歷實(shí)施例可能有 不同的實(shí)施方式。例如，所描述的實(shí)施例可以擴(kuò)展到?jīng)]有公共起點(diǎn)的 射線組。雖然過程300可以在現(xiàn)代向量或SIMD(單指令多數(shù)據(jù))機(jī)器上 實(shí)現(xiàn)，但是所要求的發(fā)明不限于此。當(dāng)然，區(qū)間遍歷算法可以有不同的實(shí)現(xiàn)方式。上文提供的一個(gè)實(shí) 現(xiàn)方式僅用于陳述的目的，以及在所提供的附圖上展示特定的情況。 同樣有可能將這里略述的思想擴(kuò)展到射線束的更一般的情況，其中射 線束沒有公共起點(diǎn)。以下的觀察有助于理解在完全和區(qū)間遍歷算法之 間的差異。完全算法基本上實(shí)現(xiàn)特定射線組的同時(shí)邊界框裁剪 (clipping)。對(duì)在加速結(jié)構(gòu)中到達(dá)的任何給定的單元，所有射線的入口ii和出口點(diǎn)是已知的。圖3中所示的區(qū)間算法表示懶惰分布的框裁剪， 對(duì)整個(gè)射線組產(chǎn)生確保的最小和最大裁剪距離。本發(fā)明的實(shí)施例可以急劇降低在各個(gè)遍歷步驟中要求的浮點(diǎn)或 其它數(shù)據(jù)類型的操作的數(shù)量。與完全遍歷算法不同，區(qū)間遍歷算法不 依賴于組中的射線數(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)多級(jí)遍歷方案，以組中的大量射線開始 并且然后按需要來減少射線量以維持組相干性。區(qū)間遍歷算法，如果 用硬件實(shí)現(xiàn)或支持，則可實(shí)現(xiàn)由設(shè)備消耗的功率的急劇降低，以及提 高總體性能。射線跟蹤整體上基于并行幾何查詢，所述查詢針對(duì)某種空間排序的幾何數(shù)據(jù)庫來執(zhí)行。區(qū)間遍歷算法包括以下步驟對(duì)這樣的查詢進(jìn)行分組，提取與整個(gè)組相關(guān)的某些公共幾何特性，然后僅使 用這些特性(而不是整個(gè)組)來執(zhí)行查詢。這樣，區(qū)間遍歷方法可^支擴(kuò) 展以覆蓋其它類型的應(yīng)用，其中有可能針對(duì)專用數(shù)據(jù)庫來發(fā)現(xiàn)和跟蹤 某些組性質(zhì)。雖然系統(tǒng)被描述為包括離散部件，但是這些部件可以用硬件、軟 件/固件或它們的某種結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用石更件實(shí)現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)的一些部件 可以結(jié)合到某種芯片或設(shè)備中。雖然已經(jīng)討論了若干示范性實(shí)施方式，但是所要求的發(fā)明不應(yīng)當(dāng) 限于那些明確提到的內(nèi)容，而是應(yīng)當(dāng)包括任何設(shè)備或接口，所述設(shè)備 或接口包括一個(gè)以上能夠處理、發(fā)射、輸出或存儲(chǔ)信息的處理器。例 如，可以用可由本地系統(tǒng)的處理器或另 一個(gè)部分^l行的軟件來實(shí)現(xiàn)那 些過程。雖然對(duì)符合本發(fā)明原理的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的前面描述提供了說明和描述,但是其目的不是窮舉性的或者將本發(fā)明的范圍限于所 公開的精確形式。根據(jù)上述教導(dǎo)可能想到一些修改和變化，或可以從 本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)方式的實(shí)施中獲得這些修改和變化。本申請(qǐng)的描述中使用的元件、動(dòng)作或指令都不應(yīng)當(dāng)解釋為對(duì)本發(fā) 明是關(guān)鍵的或必要的，除非明確地這樣描述。同樣，如本文使用的， 冠詞"一"旨在包括一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目?？稍诨静槐畴x本發(fā)明的精神和原理的前提下，對(duì)所要求的發(fā)明的上述實(shí)施方式進(jìn)行變化和修改。 本文中，所有這樣的修改和變化都是要包括在本公開的范圍內(nèi)并通過 以下權(quán)利要求來保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種用于射線跟蹤的方法，包括產(chǎn)生一組射線；對(duì)與該組射線相關(guān)聯(lián)的并行幾何查詢進(jìn)行分組；提取所選的與整個(gè)組相關(guān)的公共幾何特性；以及僅使用所選的特性而不是整個(gè)組來針對(duì)空間排序的幾何數(shù)據(jù)庫執(zhí)行查詢。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，僅使用所選的特性而不是整 個(gè)組來針對(duì)空間排序的幾何數(shù)據(jù)庫執(zhí)行查詢的步驟還包括-.針對(duì)專用數(shù)據(jù)庫來發(fā)現(xiàn)和跟蹤所選的組性質(zhì)。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，僅使用所選的特性而不是整 個(gè)組來針對(duì)空間排序的幾何數(shù)據(jù)庫執(zhí)行查詢的步驟不依賴于所述組 中的射線數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，產(chǎn)生一組射線的步驟還包括-. 使用反鋸齒技術(shù)以在高幾何復(fù)雜度的區(qū)域中產(chǎn)生射線。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，在遍歷過程中使用表示所迷 一組射線的區(qū)間來產(chǎn)生精確或基本精確的區(qū)間。
6. —種包含指令的機(jī)器可訪問介質(zhì)，當(dāng)所述指令被執(zhí)行時(shí)使機(jī)器 ^執(zhí)行以下步驟產(chǎn)生一組射線；對(duì)與該組射線相關(guān)聯(lián)的并行幾何查詢進(jìn)行分組； 提取所選的與整個(gè)組相關(guān)的公共幾何特性；以及 僅使用所選的特性而不是整個(gè)組來針對(duì)空間排序的幾何數(shù)據(jù)庫 執(zhí)行查詢。
7. 如權(quán)利要求6所述的機(jī)器可訪問介質(zhì)，其中，用于僅使用所選 的特性而不是整個(gè)組來針對(duì)空間排序的幾何數(shù)據(jù)庫執(zhí)行查詢的指令 還包括用于針對(duì)專用數(shù)據(jù)庫來發(fā)現(xiàn)和跟蹤所選的組性質(zhì)的指令。
8. 如權(quán)利要求6所述的機(jī)器可訪問介質(zhì)，還包括用于僅使用所 選的特性而不是整個(gè)組來針對(duì)空間排序的幾何數(shù)據(jù)庫執(zhí)行查詢的步 驟不依賴于組中的射線數(shù)的指令。
9. 如權(quán)利要求6所述的機(jī)器可訪問介質(zhì)，其中，用于產(chǎn)生一組射 線的指令還包括用于使用反鋸齒技術(shù)以在高幾何復(fù)雜度的區(qū)域中產(chǎn)生射線的指令。
10. 如權(quán)利要求6所述的機(jī)器可訪問介質(zhì)，還包括 用于在遍歷過程中使用表示所述一組射線的區(qū)間來產(chǎn)生精確或基本精確的區(qū)間的指令。
11. 一種用于射線跟蹤方法，包括 產(chǎn)生一組具有公共起點(diǎn)的射線；計(jì)算任何給定軸上的方向向量的所有投影中的最小和最大距離值；定義表示該組射線的反向區(qū)間；使用反向區(qū)間來計(jì)算到分割平面的最小和最大距離；確定分割平面中的子單元是否被遍歷，包括如果到所述單元的最小距離大于到所述平面的最大距離或者到 所述單元的最大距離小于到所述平面的最小距離，則修改所述區(qū)間并 僅遍歷一個(gè)子單元。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，如果到所述單元的最小距 離大于到所述平面的最大距離或者到所述單元的最大距離小于到所 述平面的最小距離，則修改所述區(qū)間并僅遍歷一個(gè)子單元，上述步驟 還包括響應(yīng)到所述單元的最小距離大于到所述平面的最大距離，而修改 所述區(qū)間并4又遍歷第一子單元。
13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，如果到所述單元的最小距 離大于到所述平面的最大距離或者到所述單元的最大距離小于到所 述平面的最小距離，則修改所述區(qū)間并僅遍歷一個(gè)子單元，上述步驟還包括響應(yīng)到所述單元的最大距離小于到所述平面的最小距離，而修改 所述區(qū)間并僅遍歷第二子單元。
14. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括 如果任一條件都不滿足，則修改區(qū)間并遍歷兩個(gè)子單元。
15. —種裝置，包括 數(shù)據(jù)庫；以及控制器，用于產(chǎn)生一組射線，對(duì)與該組射線相關(guān)聯(lián)的并行幾何查 詢進(jìn)行分組，提取所選的與整個(gè)組相關(guān)的^^共幾何特性，并僅使用所 選的特性而不是整個(gè)組來針對(duì)空間排序的幾何數(shù)據(jù)庫執(zhí)行查詢。
16. —種系統(tǒng)，包括 包括數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)器；以及控制器，用于產(chǎn)生一組射線，對(duì)與該組射線相關(guān)聯(lián)的并行幾何查 詢進(jìn)行分組，提取所選的與整個(gè)組相關(guān)的公共幾何特性，并僅使用所 選的特性而不是整個(gè)組來針對(duì)所述數(shù)據(jù)庫執(zhí)行查詢。
全文摘要
實(shí)施例提供了射線跟蹤遍歷，所述遍歷依靠應(yīng)用的所選幾何性質(zhì)來降低在各個(gè)遍歷步驟中要求的操作的數(shù)量。遍歷算法不依賴于組中的射線數(shù)目。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)遍歷方案，這始于組中的大量射線并然后按需要減少射線量來維持組相干性。多級(jí)遍歷方案可通過在遍歷加速結(jié)構(gòu)時(shí)分割大組的射線來創(chuàng)建。
文檔編號(hào)G06T15/50GK101297325SQ200580051956
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者A·卡普斯廷, A·索皮科夫, A·雷舍托夫, J·赫爾利 申請(qǐng)人:英特爾公司