用于處理圖像的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 與示范性實施例一致的裝置和方法涉及圖像處理裝置及其圖像處理方法，并且更 具體地，涉及能夠渲染(render)圖像光線(ray)追蹤方法的圖像處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在相關(guān)技術(shù)中，圖形渲染是由圖形處理單元(GPU)處理的，但是真實渲染和3維渲 染是不可能的。最近，諸如光線投射、光線追蹤、和全局照明的真實渲染方法已經(jīng)被開發(fā)，作 為更真實的并且3維的渲染算法。
[0003] 相關(guān)技術(shù)中的圖像處理裝置100包括光線生成器110、樹搜索器120、交叉 (intersection)測試器130、和著色器140,如圖1中所示。樹搜索器120的操作負載是圖像處 理裝置100上的最大操作負載，并且樹搜索器120的性能對圖像處理裝置100的整體性能的 影響最大。因此，為了增強性能，圖像處理裝置100包括多個樹搜索器120-1、120-2、120-3··· 如圖1中所示。
[0004] 由光線生成器110生成的每個光線被分配給多個樹搜索器120-1、120-2、120-3··· 之一。被分配了光線的樹搜索器影響樹搜索器120的高速緩沖存儲器命中率(hit ratio)。 因為高速緩沖存儲器命中率極大地影響樹搜索器120的性能，所以高效地為樹搜索器120分 配光線的方法是關(guān)鍵的。
[0005] 用于為多個樹搜索器120-1、120-2、120-3···分配光線的相關(guān)技術(shù)的方法被示出在 圖2A和圖2B中。更具體地，如圖2A中所示，由光線生成器110生成的多個光線以先入先出 (FIFO)方法被分配給多個樹搜索器120-1、120-2、120-3···。也就是說，通過識別多個樹搜索 器120-1、120-2、120-3…的輸入FIFO狀態(tài)，空的樹搜索器被搜索到，從而光線被順序地分配 給所述空的樹搜索器。
[0006] 可替換地，由光線生成器110生成的多個光線被劃分成與多個樹搜索器120-1、 120-2、120-3…的數(shù)量相對應(yīng)的組，并且每組光線被分配給相應(yīng)的樹搜索器，如圖2B中所 不。
[0007 ]然而，這些方法有以下問題。例如，在如圖2A中所示的以FI F0方法來分配光線的方 法中，由樹搜索器處理的光線之間的相關(guān)性低。因此，高速緩沖存儲器不具有時間局部性效 應(yīng)(temporal locality effect)，并且因此高速緩沖存儲器命中率變低。因此，圖像處理裝 置的性能可能惡化。
[0008]此外，如圖2B中所示的將光線分配給組的方法由于時間局部性效應(yīng)而產(chǎn)生較高的 高速緩沖存儲器命中率。然而，當需要大量樹搜索器的光線被分配給某一組時，負載均衡問 題可能出現(xiàn)。因此，樹搜索器120可能不能高效地操作。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 技術(shù)問題
[0010]示范性實施例可以克服以上缺點或者以上沒有描述的缺點。并且，示范性實施例 不被要求克服上述缺點，并且示范性實施例可以不克服上述問題中的任何一個。
[0011] 示范性實施例提供了能夠通過考慮到高速緩沖存儲器效率和負載均衡向多個樹 搜索器分配所生成的光線來增強樹搜索器的性能的圖像處理裝置、及其圖像處理方法。
[0012] 根據(jù)示范性實施例，圖像處理裝置包括：光線生成器，被配置為生成至少一個光 線；多個樹搜索器，被配置為執(zhí)行所生成的至少一個光線的樹搜索；區(qū)域劃分器，被配置為 基于關(guān)于先前圖像幀的樹搜索的數(shù)量的信息將所生成的至少一個光線劃分成多個子區(qū)；以 及光線分配器，被配置為將由區(qū)域劃分器劃分的多個子區(qū)分別地分配給多個樹搜索器。
[0013] 所述區(qū)域劃分器可以被配置為存儲其中子區(qū)被按照至少一個方法劃分的多個劃 分類別，確定所述多個劃分類別當中針對先前圖像幀具有最短樹搜索時間的劃分類別，并 且將所生成的至少一個光線劃分成與所確定的劃分類別相對應(yīng)的多個子區(qū)。
[0014] 所述區(qū)域劃分器可以被配置為根據(jù)所述劃分類別將先前圖像幀劃分成多個子區(qū)， 通過把通過將與包括在每個子區(qū)中的像素相對應(yīng)的樹搜索的數(shù)量乘以與每個子區(qū)的尺寸 相對應(yīng)的權(quán)重而獲得的值加起來而計算樹搜索值，并且使用所計算的樹搜索值來確定劃分 類別的樹搜索時間。
[0015] 所述區(qū)域劃分器可以被配置為計算多個劃分類別的樹搜索值，并且確定具有所計 算的樹搜索值當中的最低樹搜索值的劃分類別是具有最短樹搜索時間的劃分類別。
[0016] 所述區(qū)域劃分器可以被配置為將關(guān)于所確定的劃分類別的信息存儲在存儲器中， 并且在將隨后圖像幀劃分成子區(qū)時向所述光線分配器提供所存儲的關(guān)于所確定的劃分類 別的信息。
[0017] 所述光線分配器可以將包括在其中樹搜索還沒有完成的子區(qū)中的至少一個光線 額外地分配給所述多個樹搜索器當中的已經(jīng)完成了包括在相應(yīng)子區(qū)中的至少一個光線的 樹搜索的樹搜索器。
[0018] 圖像處理裝置還可以包括:交叉搜索器，被配置為執(zhí)行經(jīng)過樹搜索的光線的交叉 測試，和著色器，被配置為執(zhí)行經(jīng)過交叉測試的光線的著色。
[0019] 根據(jù)另一示范性實施例，圖像處理裝置的圖像處理方法包括:生成至少一個光線， 基于關(guān)于先前圖像幀的樹搜索的數(shù)量的信息將所生成的至少一個光線劃分成多個子區(qū)，將 所述多個劃分的子區(qū)分別地分配給多個樹搜索器，以及，由所述多個樹搜索器執(zhí)行所生成 的至少一個光線的樹搜索。
[0020] 在所述劃分操作中，其中子區(qū)被使用至少一個方法劃分的多個劃分類別可以被存 儲，所述多個劃分類別當中針對先前圖像幀具有最短樹搜索時間的劃分類別可以被確定， 并且所生成的至少一個光線可以被劃分成與所確定的劃分類別相對應(yīng)的多個子區(qū)。
[0021] 在所述劃分操作中，可以根據(jù)所述劃分類別將先前圖像幀劃分成多個子區(qū)，可以 通過把通過將與包括在每個子區(qū)中的像素相對應(yīng)的樹搜索的數(shù)量乘以與每個子區(qū)的尺寸 相對應(yīng)的權(quán)重而獲得的值加起來而計算樹搜索值，并且可以使用所計算的樹搜索值來確定 所述劃分類別的樹搜索時間。
[0022] 在所述劃分操作中，多個劃分類別的樹搜索值可以被計算，并且具有所計算的樹 搜索值當中的最低樹搜索值的劃分類別可以被確定為具有最短樹搜索時間的劃分類別。
[0023] 所述劃分操作可以包括:將關(guān)于所確定的劃分類別的信息存儲在存儲器中，并且 在將隨后圖像幀劃分成子區(qū)時向所述光線分配器提供所存儲的關(guān)于所確定的劃分類別的 信息。
[0024] 在所述分配操作中，包括在其中樹搜索還沒有完成的子區(qū)中的至少一個光線可以 被額外地分配給所述多個樹搜索器當中的已經(jīng)完成了包括在相應(yīng)子區(qū)中的至少一個光線 的樹搜索的樹搜索器。
[0025] 所述方法還可以包括執(zhí)行經(jīng)過樹搜索的光線的交叉測試以及執(zhí)行經(jīng)過交叉測試 的光線的著色。
[0026] 根據(jù)另一示范性實施例，處理圖像的方法包括:生成至少一個光線，將所生成的至 少一個光線劃分成至少一個子區(qū)，根據(jù)子區(qū)劃分信息將所生成的至少一個光線分配給至少 一個樹搜索器，以及由所述至少一個樹搜索器執(zhí)行所述至少一個光線的樹搜索，其中所述 至少一個光線是根據(jù)先前圖像幀的樹搜索時間來分配的。
[0027] 所述方法還可以包括:執(zhí)行被樹搜索過的至少一個光線的交叉測試，以及執(zhí)行被 樹搜索過的至少一個光線的著色。
[0028] 所述至少一個光線可以被劃分成與子區(qū)劃分信息相對應(yīng)的至少一個子區(qū)。
[0029] 根據(jù)另一示范性實施例，圖像處理裝置包括:光線生成器，被配置為生成至少一個 光線，區(qū)域劃分器，被配置為將圖像幀劃分成至少一個子區(qū)，光線分配器，被配置為將所生 成的至少一個光線分配給至少一個子區(qū)，以及至少一個樹搜索器，被配置為對所分配的至 少一個光線執(zhí)行樹搜索，其中所述至少一個光線是根據(jù)子區(qū)劃分信息分配的。
[0030] 所述圖像處理裝置還可以包括交叉測試器，被配置為執(zhí)行已經(jīng)