求交运算装置、图形处理器、电子设备及求交运算方法与流程

本公开涉及光线追踪，尤其涉及一种求交运算装置、图形处理器、电子设备及求交运算方法。

背景技术：

1、光线追踪是遵循现实世界光线传播规律，模拟光线从光源出发，经反射、折射后进入人眼或相机的渲染技术，其核心环节是光线与场景中几何体的求交处理。

2、现代图形处理器引入线性扫掠球（linear swept sphere，lss）表示各类管状几何体，如毛发、线缆等，并使用lss专用硬件求交单元对线性扫掠球和光线进行求交处理。

3、出于降低硬件复杂度、节省芯片面积的考量，现有的lss专用硬件求交单元仅支持外表面求交，忽略内表面交点求解，当观测视角进入管状几何体内部时，会出现内壁缺失、光影不连续等渲染失真问题，无法满足高精度渲染需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提出了一种求交运算装置、图形处理器、电子设备及求交运算方法。本公开实施例的求交运算装置能够保留原有的线性扫掠球的管体的外表面与光线的求交处理功能，同时实现线性扫掠球的管体的内表面与光线的求交处理，满足高精度渲染需求。

2、根据本公开的一方面，提供了一种求交运算装置，所述装置包括第一顶盖处理单元、管体处理单元，所述第一顶盖处理单元用于在内表面求交模式开启且线性扫掠球不包括第一顶盖时，对所述线性扫掠球的管体的内表面和光线进行求交处理；所述管体处理单元用于对所述线性扫掠球的管体的外表面和光线进行求交处理。

3、在一种可能的实现方式中，所述第一顶盖处理单元用于，在内表面求交模式开启且所述线性扫掠球不包括第一顶盖时，从所述管体处理单元处获取所述管体处理单元求交处理得到的参数；所述参数为所述管体和所述光线相交的方程的第一求根公式的参数；使用所述参数和第一运算组件计算所述方程的根，所述第一运算组件与所述方程的第二求根公式对应。

4、在一种可能的实现方式中，所述管体处理单元包括第二运算组件，所述第二运算组件与所述方程的第一求根公式对应，所述管体处理单元用于使用所述参数和所述第二运算组件计算所述方程的根。

5、在一种可能的实现方式中，所述第一运算组件包括第一加法器和第一乘法器，所述第二运算组件包括第二加法器和第二乘法器；所述第一加法器和所述第二加法器使用的参数相同，所述第一乘法器和所述第二乘法器使用的参数相同；所述第一加法器实现减法运算，所述第二加法器实现加法运算。

6、在一种可能的实现方式中，所述装置还包括后处理单元，所述后处理单元用于，在内表面求交模式开启且所述线性扫掠球不包括顶盖时，比较所述第一顶盖处理单元求交处理得到的根和所述管体处理单元求交处理得到的根，将数值更小的正实根确定为所述线性扫掠球与所述光线的交点。

7、在一种可能的实现方式中，所述装置还包括第二顶盖处理单元，所述第二顶盖处理单元用于在所述线性扫掠球包括第二顶盖时，对所述第二顶盖和光线进行求交处理。

8、在一种可能的实现方式中，所述装置还包括后处理单元，所述后处理单元用于，在内表面求交模式开启且所述线性扫掠球不包括第一顶盖、包括第二顶盖时，比较所述第一顶盖处理单元求交处理得到的根、所述第二顶盖处理单元求交处理得到的根、所述管体处理单元求交处理得到的根，将数值更小的正实根确定为所述线性扫掠球与所述光线的交点。

9、在一种可能的实现方式中，所述装置还包括配置寄存器，所述配置寄存器存储第一数值时指示内表面求交模式开启，所述配置寄存器存储第二数值时指示内表面求交模式关闭。

10、在一种可能的实现方式中，所述第一顶盖处理单元还用于，对球体和光线进行求交处理。

11、在一种可能的实现方式中，所述第一顶盖处理单元还用于，在所述线性扫掠球包括第一顶盖时，对所述线性扫掠球的第一顶盖和光线进行求交处理。

12、在一种可能的实现方式中，所述第一顶盖处理单元还用于，在内表面求交模式关闭且所述线性扫掠球不包括第一顶盖时，不进行求交处理。

13、根据本公开的另一方面，提供了一种图形处理器，包括以上任一项所述的求交运算装置。

14、根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括以上所述的图形处理器。

15、根据本公开的另一方面，提供了一种求交运算方法，所述方法应用于求交运算装置，所述装置包括第一顶盖处理单元、管体处理单元，所述方法包括：使用所述第一顶盖处理单元，在内表面求交模式开启且线性扫掠球不包括第一顶盖时，对所述线性扫掠球的管体的内表面和光线进行求交处理；使用所述管体处理单元对所述线性扫掠球的管体的外表面和光线进行求交处理。

16、在一种可能的实现方式中，使用所述第一顶盖处理单元，在内表面求交模式开启且线性扫掠球不包括第一顶盖时，对所述线性扫掠球的管体的内表面和光线进行求交处理，包括：使用所述第一顶盖处理单元，在内表面求交模式开启且所述线性扫掠球不包括第一顶盖时，从所述管体处理单元处获取所述管体处理单元求交处理得到的参数；所述参数为所述管体和所述光线相交的方程的第一求根公式的参数；使用所述参数和第一运算组件计算所述方程的根，所述第一运算组件与所述方程的第二求根公式对应。

17、在一种可能的实现方式中，所述管体处理单元包括第二运算组件，所述第二运算组件与所述方程的第一求根公式对应，对所述线性扫掠球的管体的外表面和光线进行求交处理，包括：使用所述参数和所述第二运算组件计算所述方程的根。

18、在一种可能的实现方式中，所述第一运算组件包括第一加法器和第一乘法器，所述第二运算组件包括第二加法器和第二乘法器；所述第一加法器和所述第二加法器使用的参数相同，所述第一乘法器和所述第二乘法器使用的参数相同；所述第一加法器实现减法运算，所述第二加法器实现加法运算。

19、在一种可能的实现方式中，所述装置还包括后处理单元，所述方法还包括：使用所述后处理单元，在内表面求交模式开启且所述线性扫掠球不包括顶盖时，比较所述第一顶盖处理单元求交处理得到的根和所述管体处理单元求交处理得到的根，将数值更小的正实根确定为所述线性扫掠球与所述光线的交点。

20、在一种可能的实现方式中，所述装置还包括第二顶盖处理单元，所述方法还包括：使用所述第二顶盖处理单元，在所述线性扫掠球包括第二顶盖时，对所述第二顶盖和光线进行求交处理。

21、在一种可能的实现方式中，所述装置还包括后处理单元，所述方法还包括：使用所述后处理单元，在内表面求交模式开启且所述线性扫掠球不包括第一顶盖、包括第二顶盖时，比较所述第一顶盖处理单元求交处理得到的根、所述第二顶盖处理单元求交处理得到的根、所述管体处理单元求交处理得到的根，将数值更小的正实根确定为所述线性扫掠球与所述光线的交点。

22、在一种可能的实现方式中，所述装置还包括配置寄存器，所述配置寄存器存储第一数值时指示内表面求交模式开启，所述配置寄存器存储第二数值时指示内表面求交模式关闭。

23、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：使用所述第一顶盖处理单元，对球体和光线进行求交处理。

24、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：使用所述第一顶盖处理单元，在所述线性扫掠球包括第一顶盖时，对所述线性扫掠球的第一顶盖和光线进行求交处理。

25、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：在内表面求交模式关闭且所述线性扫掠球不包括第一顶盖时，不使用所述第一顶盖处理单元进行求交处理。

26、根据本公开实施例的求交运算装置包括第一顶盖处理单元、管体处理单元，第一顶盖处理单元用于在内表面求交模式开启且线性扫掠球不包括第一顶盖时，对线性扫掠球的管体的内表面和光线进行求交处理；管体处理单元用于对线性扫掠球的管体的外表面和光线进行求交处理。在此情况下，本公开实施例的求交运算装置能够保留原有的线性扫掠球的管体的外表面与光线的求交处理功能，同时实现线性扫掠球的管体的内表面与光线的求交处理，消除内壁缺失、光影失真问题，提升真实感，满足高精度渲染需求。

27、进一步地，本公开实施例的求交运算装置能够在不增加新的硬件的前提下，实现线性扫掠球的管体的内表面与光线的求交处理，硬件实现成本较低。

28、进一步地，本公开实施例的求交运算装置可选择在处理无顶盖型线性扫掠球或单顶盖线性扫掠球时使用闲置或计算能力充足的顶盖处理单元完成管体的内表面与光线的求交处理，提高硬件利用率且不会降低求交处理效率。

29、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。