CN115908683A - 一种图像渲染方法及其相关设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种图像渲染方法及其相关设备，可有效减少任意一个材质信息在内存和cache之间换入换出的次数，从而降低内存带宽，优化电子设备的性能。本申请的方法包括：S1：根据反射物的空间信息以及被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算，得到被反射物上的M个交点，被反射物对应多个材质信息，M≥1；S2：在M个交点中，确定目标材质信息对应的多个交点，并根据目标材质信息对应的多个交点的空间信息以及目标材质信息进行着色，得到反射物中被反射物的倒影的图像，目标材质信息为多个材质信息中的一个。

Description

一种图像渲染方法及其相关设备

技术领域

本申请涉及计算机图形学技术领域，尤其涉及一种图像渲染方法及其相关设备。

背景技术

随着计算机行业的迅速发展，用户对图像的要求日益增高。当前，通常采用光栅化技术结合光线追踪技术对三维场景进行渲染，从而得到较为逼真的图像，以提高用户体验。

一般地，三维场景中通常包含反射物(例如，地面)和多个被反射物(地面上的人、椅子等等)。图形处理器(graphics processing unit，GPU)接收中央处理器(centralprocessingunit，CPU)发送的反射物的空间信息、反射物的材质信息、多个被反射物的空间信息和多个被反射物的材质信息等三维场景的渲染信息后，可利用反射物的空间信息和多个被反射物的空间信息进行求交计算，从而确定位于多个被反射物上的多个交点。当每确定一个交点时，GPU可基于该交点的空间信息以及该交点所在的被反射物的材质信息进行着色，如此一来，在完成所有交点对应的着色操作后，可得到反射物中倒影(例如，地面上的人影)的图像。至此，则完成了基于光线追踪的图像渲染。

然而，GPU的高速缓冲存储器(cache)通常只能缓存一个材质信息，在多个被反射物中，可能有一部分被反射物对应同一个材质信息，故GPU在依次完成多个被反射物上的多个交点对应的着色操作时，往往同一个材质信息会被频繁地在内存和cache之间换入换出，导致内存带宽太大，电子设备难以承受。

发明内容

本申请实施例提供了一种图像渲染方法及其相关设备，可有效减少任意一个材质信息在内存和cache之间换入换出的次数，从而降低内存带宽，优化电子设备的性能。

本申请实施例的第一方面提供了一种图像渲染方法，该方法包括：

CPU可获取三维场景的渲染信息，由于三维场景中通常包含反射物(例如，地面等等)以及N个被反射物(例如，人、桌子以及椅子等等)，故CPU可将三维场景的渲染信息划分为反射物的渲染信息以及N个被反射物的渲染信息。然后，CPU将反射物的渲染信息(包含反射物的空间信息和材质信息)以及N个被反射物的渲染信息(包含N个被反射物的空间信息和材质信息)发送至GPU，以使得GPU进行图像渲染的光线追踪阶段，即执行以下步骤：

S1：GPU根据反射物的空间信息以及N个被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算，得到N个被反射物上的M个交点。需要说明的是，这N个被反射物为与经过反射物后的光线(来源于相机)相交的物体。在这N个被反射物中，每个被反射物上存在至少一个交点，故M≥N≥1。进一步地，N个被反射物对应P个(种)材质信息，若P个材质信息中的每个材质信息对应N个被反射物中的至少一个被反射物，则N＞P＞1，若P个材质信息中的每个材质信息对应N个被反射物中的一个被反射物，则N＝P＞1，若N个被反射物中的每个被反射物对应P个材质信息中的至少一个材质信息，则N＜P，且P＞1。例如，设三维场景中包含人、椅子和桌子等被反射物，椅子和桌子是同种材料制作的。那么，人的材质信息为材质信息1，椅子和桌子的材质信息均为材质信息2。

S2：在M个交点中，确定目标材质信息对应的多个交点，并根据目标材质信息对应的多个交点的空间信息以及目标材质信息进行着色，得到反射物中被反射物的倒影的图像。(例如，反射物中被反射物的倒影的图像包含地面上人的影子的图像、桌子的影子的图像和椅子的影子的图像等等)。

从上述方法可以看出：GPU根据反射物的空间信息以及N个被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算后，可得到N个被反射物上的M个交点，N个被反射物对应P个材质信息。接着，在M个交点中，GPU确定目标材质信息对应的所有交点，并根据目标材质信息对应的所有交点的空间信息以及目标材质信息进行着色，得到反射物中被反射物的倒影的图像。前述过程中，GPU将光线追踪中的求交计算和着色剥离开来执行，即在统一确定M个交点后，对于P个材质信息中的某一个材质信息，GPU可确定该材质信息所对应的所有交点，并完成这些交点所对应的着色操作，故后续在M个交点中其余交点对应的着色操作中，GPU不需再用到该材质信息。如此一来，可有效减少任意一个材质信息在内存和cache之间换入换出的次数，从而降低内存带宽，优化电子设备的性能。

在一种可能的实现的方式中，目标材质信息为第i个材质信息，i的初始值为1，S2包括：S21：在M个交点中，确定第i个材质信息对应的多个交点，并根据第i个材质信息对应的多个交点的空间信息以及第i个材质信息进行着色；S22：令i＝i+1，并重新执行S21，直至i＝P，得到反射物中被反射物的倒影的图像。具体地，得到M个交点后，GPU可在M个交点中，确定P个材质信息中第1个材质信息对应的交点，并根据第1个材质信息对应的交点的空间信息以及第1个材质信息进行着色。然后，GPU可对第2个材质信息也可执行如同对第1个材质信息所执行的操作，直至对第P个材质信息完成如同对第1个材质信息所执行的操作，故GPU可成功渲染出反射物中倒影的图像。前述实现方式中，GPU根据反射物的空间信息以及N个被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算后，可得到N个被反射物上的M个交点，N个被反射物对应P个材质信息。接着，在M个交点中，GPU确定第1个材质信息对应的交点，并根据第1个材质信息对应的交点的空间信息以及第1个材质信息进行着色。然后，GPU对第2个材质信息也可执行如同对第1个材质信息所执行的操作，直至对第P个材质信息完成如同对第1个材质信息所执行的操作，那么，GPU可成功渲染出反射物中被反射物的倒影的图像。前述过程中，GPU将光线追踪中的求交计算和着色剥离开来执行，即在统一确定M个交点后，对于P个材质信息中的任意一个材质信息，GPU可确定该材质信息所对应的所有交点，并完成这些交点所对应的着色操作，故后续在M个交点中其余交点对应的着色操作中，GPU不需再用到该材质信息。如此一来，可有效减少任意一个材质信息在内存和cache之间换入换出的次数，从而降低内存带宽，优化电子设备的性能。

在一种可能的实现的方式中，S21包括：S211：若第j个交点所在的被反射物与第i个材质信息对应，则根据第j个交点的空间信息与第i个材质信息进行着色，得到反射物中倒影的图像的第j个像素点，j的初始值为1；S212：令j＝j+1，并重新执行S21，直至j＝M。前述实现方式中，对于P个材质信息中的任意一个材质信息，GPU可对该材质信息和M个交点的空间信息进行处理。具体地，GPU可判断M个交点中的第1个交点所在的被反射物是否与该材质信息对应，若第1个交点所在的被反射物与该材质信息对应，则根据第1个交点的空间信息与该材质信息进行着色，得到反射物中倒影的图像的第1个像素点，若第1个交点所在的被反射物与该材质信息不对应，则结束。此后，GPU可对第2交点执行如同对第1个交点所执行的操作，直至对第M个交点完成如同第1个交点的操作。对于P个材质信息中的其余材质信息，GPU也可执行如前述的过程，从而顺利得到反射物中倒影的图像。

在一种可能的实现的方式中，S1包括：根据相机的空间信息、反射物的空间信息以及层次包围盒BVH树，确定来自相机的光线经过反射物后，作用于N个被反射物上所得到的M个交点，BVH树根据N个被反射物的空间信息构建。前述实现方式中，GPU将光线追踪的求交计算和着色完全剥离开来，先统一进行求交计算，从而得到N个被反射物上所得到的M个交点，有利于优化整个光线追踪的过程。

在一种可能的实现的方式中，在N个被反射物中，每个被反射物在BVH树中具有唯一的编号，S211包括：若第j个交点所在的被反射物的编号，位于第i个材质信息对应的至少一个被反射物的编号中，则根据第j个交点的空间信息与第i个材质信息进行着色。前述实现方式中，对于P个材质信息中的任意一个材质信息以及M个交点中的任意一个交点，GPU可判断该交点所在的被反射物的编号，是否位于该材质信息对应的所有被反射物的编号中，若是，则根据该交点的空间信息与该材质信息进行着色，若否，则结束。通过这种方式，可准确判断某个交点是否与某个材质信息相对应。

在一种可能的实现的方式中，该方法还包括：S4：根据反射物的空间信息和反射物的材质信息进行光栅化，得到反射物的图像；S5：根据N个被反射物的空间信息和N个被反射物的材质信息进行光栅化，得到N个被反射物的图像；S6：将反射物的图像、N个被反射物的图像和反射物中倒影的图像进行融合，得到目标图像。前述实现方式中，得到反射物的渲染信息(包含反射物的空间信息和反射物的材质信息)和所有被反射物体的渲染信息(包含所有被反射物的空间信息和所有被反射物的材质信息)后，GPU还可基于这些信息进行光栅化，从而得到反射物的图像和N个被反射物的图像。然后，GPU再将反射物的图像、N个被反射物的图像和反射物中倒影的图像进行融合，得到模拟三维场景的目标图像，至此，则完成了三维场景的图像渲染。此后，CPU可从缓冲区中获取目标图像，并将目标图像发送至屏幕中显示，以供用户观看。

在一种可能的实现的方式中，空间信息包含顶点坐标、顶点法线和三角形索引中的至少一种。

在一种可能的实现的方式中，材质信息包含颜色、金属度以及粗糙度中的至少一种。

本申请实施例的第二方面提供了一种图像渲染装置，该装置包括：求交模块，用于根据反射物的空间信息以及被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算，得到被反射物上的M个交点，被反射物对应P个材质信息，M≥1；着色模块，用于在M个交点中，确定目标材质信息对应的多个交点，并根据目标材质信息对应的多个交点的空间信息以及目标材质信息进行着色，得到反射物中被反射物的倒影的图像，目标材质信息为多个材质信息中的一个。

从上述装置可以看出：GPU根据反射物的空间信息以及N个被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算后，可得到N个被反射物上的M个交点，N个被反射物对应P个材质信息。接着，在M个交点中，GPU确定目标材质信息对应的所有交点，并根据目标材质信息对应的所有交点的空间信息以及目标材质信息进行着色，得到反射物中被反射物的倒影的图像。前述过程中，GPU将光线追踪中的求交计算和着色剥离开来执行，即在统一确定M个交点后，对于P个材质信息中的某一个材质信息，GPU可确定该材质信息所对应的所有交点，并完成这些交点所对应的着色操作，故后续在M个交点中其余交点对应的着色操作中，GPU不需再用到该材质信息。如此一来，可有效减少任意一个材质信息在内存和cache之间换入换出的次数，从而降低内存带宽，优化电子设备的性能。

在一种可能的实现的方式中，目标材质信息为第i个材质信息，i的初始值为1，着色模块包括：着色子模块：在M个交点中，确定第i个材质信息对应的多个交点，并根据第i个材质信息对应的多个交点的空间信息以及第i个材质信息进行着色；循环子模块：令i＝i+1，并重新触发着色子模块，直至i＝P，得到反射物中被反射物的倒影的图像。前述实现方式中，GPU根据反射物的空间信息以及N个被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算后，可得到N个被反射物上的M个交点，N个被反射物对应P个材质信息。接着，在M个交点中，GPU确定第1个材质信息对应的交点，并根据第1个材质信息对应的交点的空间信息以及第1个材质信息进行着色。然后，GPU对第2个材质信息也可执行如同对第1个材质信息所执行的操作，直至对第P个材质信息完成如同对第1个材质信息所执行的操作，故GPU可成功渲染出反射物中被反射物体的倒影的图像。前述过程中，GPU将光线追踪中的求交计算和着色剥离开来执行，即在统一确定M个交点后，对于P个材质信息中的任意一个材质信息，GPU可确定该材质信息所对应的所有交点，并完成这些交点所对应的着色操作，故后续在M个交点中其余交点对应的着色操作中，GPU不需再用到该材质信息。如此一来，可有效减少任意一个材质信息在内存和cache之间换入换出的次数，从而降低内存带宽，优化电子设备的性能。

在一种可能的实现的方式中，着色子模块，包括：着色单元，用于若第j个交点所在的被反射物与第i个材质信息对应，则根据第j个交点的空间信息与第i个材质信息进行着色，得到反射物中倒影的图像的第j个像素点，j的初始值为1；循环单元，用于令j＝j+1，并重新触发着色单元，直至j＝M。

在一种可能的实现的方式中，求交模块，用于根据相机的空间信息、反射物的空间信息以及层次包围盒BVH树，确定来自相机的光线经过反射物后，作用于N个被反射物上所得到的M个交点，BVH树根据N个被反射物的空间信息构建。

在一种可能的实现的方式中，在N个被反射物中，每个被反射物在BVH树中具有唯一的编号，着色单元，用于若第j个交点所在的被反射物的编号，位于第i个材质信息对应的至少一个被反射物的编号中，则根据第j个交点的空间信息与第i个材质信息进行着色。

在一种可能的实现的方式中，该装置还包括：第一光栅化模块，用于根据反射物的空间信息和反射物的材质信息进行光栅化，得到反射物的图像；第二光栅化模块，用于根据N个被反射物的空间信息和N个被反射物的材质信息进行光栅化，得到N个被反射物的图像；融合模块，用于将反射物的图像、N个被反射物的图像和反射物中倒影的图像进行融合，得到目标图像。

在一种可能的实现的方式中，空间信息包含顶点坐标、顶点法线和三角形索引中的至少一种。

在一种可能的实现的方式中，材质信息包含颜色、金属度以及粗糙度中的至少一种。

本申请实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器和处理器；存储器存储有代码，处理器被配置为执行代码，当该代码被执行时，电子设备执行如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式所述的方法。

本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，包括计算机可读指令，当计算机可读指令在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式所述的方法。

本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读指令，当计算机可读指令在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式所述的方法。

本申请实施例中，GPU根据反射物的空间信息以及N个被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算后，可得到N个被反射物上的M个交点，N个被反射物对应P个材质信息。接着，在M个交点中，GPU确定第1个材质信息对应的交点，并根据第1个材质信息对应的交点的空间信息以及第1个材质信息进行着色。然后，GPU对第2个材质信息也可执行如同对第1个材质信息所执行的操作，直至对第P个材质信息完成如同对第1个材质信息所执行的操作，故GPU可成功渲染出反射物中倒影的图像。前述过程中，GPU将光线追踪中的求交计算和着色剥离开来执行，即在统一确定M个交点后，对于P个材质信息中的任意一个材质信息，GPU可确定该材质信息所对应的所有交点，并完成这些交点所对应的着色操作，故后续在M个交点中其余交点对应的着色操作中，GPU不需再用到该材质信息。如此一来，可有效减少任意一个材质信息在内存和cache之间换入换出的次数，从而降低内存带宽，优化电子设备的性能。

附图说明

图1为光线追踪技术的原理示意图；

图2为光栅化技术的原理示意图；

图3为本申请实施例提供的电子设备的一个结构示意图；

图4为本申请实施例提供的图像渲染方法的一个流程示意图；

图5为本申请实施例提供的BVH树的一种示意图；

图6为本申请实施例提供的图像渲染的一个示意图；

图7为本申请实施例提供的目标区域的一个示意图；

图8为本申请实施例提供的图像渲染的方法的一个应用例示意图；

图9为本申请实施例提供的图像渲染装置的另一结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种图像渲染方法及其相关设备，可有效减少任意一个材质信息在内存和cache之间换入换出的次数，从而降低内存带宽，优化电子设备的性能。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。在本申请中出现的对步骤进行的命名或者编号，并不意味着必须按照命名或者编号所指示的时间/逻辑先后顺序执行方法流程中的步骤，已经命名或者编号的流程步骤可以根据要实现的技术目的变更执行次序，只要能达到相同或者相类似的技术效果即可。

随着计算机技术的发展，越来越多的应用程序，例如游戏应用或者视频应用等应用程序，要求在电子设备上显示画质精美的图像。这些图像通常是由电子设备基于三维(three dimensional，3D)场景中的模型进行渲染得到的。

在传统的图像处理方法中，通常采用光栅化处理对3D场景进行渲染，以得到能够显示3D场景的图像。然而，采用光栅化技术进行渲染所得到的图像的品质一般，往往难以呈现逼真的画面。例如，渲染得到的图像中通常难以真实还原场景中的光线反射、折射以及阴影等效果。有鉴于此，一种新的渲染技术--光线追踪技术应运而生。光线追踪技术与光栅化技术都是用于实现图像渲染的方法，其主要目的是通过计算着色，将3D空间的物体，投影到二维的屏幕空间进行显示。

图1为光线追踪技术的原理示意图。如图1所示，光线追踪的原理为：从相机的位置，通过图像平面上的像素位置，发射一束光线到三维场景中，求光线和几何图形间最近的交点，再求该交点的着色。如果该交点的材质是反射性的，可以在该交点向的反射方向继续追踪，并且继续求取反射后的交点的着色。也就是说，光线追踪方法是通过追踪光线在三维场景中的传播过程，来计算投影与全局光照，从而渲染得到二维图像。

图2为光栅化技术的原理示意图。如图2所示，光栅化处理的原理为：将三维场景中的物体采用三角形进行分割，通过坐标变化计算将三角形顶点的三维坐标变换为图像上的二维坐标，最后在图像上的三角形内填充纹理，以实现图像的渲染。

由于光栅化技术是将屏幕空间上可见的内容直接投影至屏幕空间上，而得到相应的图像，其处理难度较低，所提供的光影效果也较差。光线追踪技术则是通过追踪从相机发出的每条光线来实现如反射、折射、阴影以及环境光遮蔽等真实效果，因此光线追踪方法能够提供真实逼真的光影效果。因此，为了渲染出较为逼真的图像，当前电子设备通常采用光栅化技术结合光线追踪技术对三维场景进行渲染，以提高用户的观看体验。

具体地，GPU接收CPU发送的反射物(例如，地面)的空间信息、反射物的材质信息、多个被反射物(地面上的人、椅子等等)的空间信息和多个被反射物的材质信息等三维场景的渲染信息后，可利用反射物的空间信息和多个被反射物的空间信息进行求交计算，从而确定位于多个被反射物上的多个交点。当每确定一个交点时，GPU可基于该交点的空间信息以及该交点所在的被反射物的材质信息进行着色，如此一来，在完成所有交点对应的着色操作后，可得到反射物中倒影(例如，地面上的人影)的图像。至此，则完成了图像渲染中的光线追踪阶段。

进一步地，GPU还可利用前述的三维场景的渲染信息进行光栅化，从而得到反射物的图像和多个被反射物的图像，至此，则完成了图像渲染中的光栅化阶段。最后，可将反射物中倒影的图像、反射物的图像和多个被反射物的图像进行融合，从而得到模拟三维场景的目标图像，该目标图像包含三维场景中各个物体的图像以及某些物体中倒影的图像。

然而，GPU的高速缓冲存储器(cache)通常只能缓存一个材质信息，在多个被反射物中，可能有一部分被反射物对应同一个材质信息，故GPU在依次完成多个被反射物上的多个交点对应的着色操作时，往往同一个材质信息会被频繁地在内存和cache之间换入换出，导致内存带宽太大，电子设备难以承受。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种图像渲染方法，该方法可以由电子设备来执行。该电子设备中包括CPU和GPU，能够对图像进行渲染处理。示例性地，该电子设备例如可以是手机(mobile phone)、平板电脑、笔记本电脑、PC、移动互联网设备(mobileinternet device，MID)、可穿戴设备，虚拟现实(virtual reality，VR)设备、增强现实(augmented reality，AR)设备、工业控制(industrial control)中的无线电子设备、无人驾驶(self driving)中的无线电子设备、远程手术(remote medical surgery)中的无线电子设备、智能电网(smart grid)中的无线电子设备、运输安全(transportation safety)中的无线电子设备、智慧城市(smart city)中的无线电子设备、智慧家庭(smart home)中的无线电子设备等。该电子设备可以是运行安卓系统、IOS系统、windows系统以及其他系统的设备。在该电子设备中可以运行有需要对3D场景进行渲染而得到二维图像的应用程序，例如游戏应用、锁屏应用、地图应用或监控应用等应用。

为了便于理解，下面结合图3对电子设备的具体结构进行详细的介绍。可以参阅图3，图3为本申请实施例提供的电子设备的一个结构示意图。如图3所示，电子设备3000可以包括：中央处理器3001、图形处理器3002、显示设备3003和存储器3004。可选地，该电子设备3000还可以包括至少一个通信总线(图3中未示出)，用于实现各个组件之间的连接通信。

应当理解，电子设备3000中的各个组件还可以通过其他连接器相耦合，其他连接器可包括各类接口、传输线或总线等。电子设备3000中的各个组件还可以是以中央处理器3001为中心的放射性连接方式。在本申请的各个实施例中，耦合是指通过相互电连接或连通，包括直接相连或通过其他设备间接相连。

中央处理器3001和图形处理器3002的连接方式也有多种，并不局限于图2所示的方式。电子设备3000中的中央处理器3001和图形处理器3002可以位于同一个芯片上，也可以分别为独立的芯片。

下面对中央处理器3001、图形处理器3002、显示设备3003和存储器3004的作用进行简单的介绍。

中央处理器3001：用于运行操作系统3005和应用程序3006。应用程序3006可以为图形类应用程序，比如游戏、视频播放器等等。操作系统3005提供了系统图形库接口，应用程序3006通过该系统图形库接口，以及操作系统3005提供的驱动程序，比如图形库用户态驱动和/或图形库内核态驱动，生成用于渲染图形或图像帧的指令流，以及所需的相关渲染数据。其中，系统图形库包括但不限于：嵌入式开放图形库(open graphics library forembedded system，OpenGL ES)、柯罗诺斯平台图形界面(the khronos platform graphicsinterface)或Vulkan(一个跨平台的绘图应用程序接口)等系统图形库。指令流包含一些列的指令，这些指令通常为对系统图形库接口的调用指令。

可选地，中央处理器3001可以包括以下至少一种类型的处理器：应用处理器、一个或多个微处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、微控制器(microcontroller unit，MCU)或人工智能处理器等。

中央处理器3001还可进一步包括必要的硬件加速器，如专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)、或者用于实现逻辑运算的集成电路。处理器3001可以被耦合到一个或多个数据总线，用于在电子设备3000的各个组件之间传输数据和指令。

图形处理器3002：用于接收处理器3001发送的图形指令流，通过渲染管线(pipeline)生成渲染目标，并通过操作系统的图层合成显示模块将渲染目标显示到显示设备3003。其中，渲染管线也可以称为渲染流水线、像素流水线或像素管线，是图形处理器3002内部用于处理图形信号的并行处理单元。图形处理器3002中可以包括多个渲染管线，多个渲染管线之间可以相互独立地并行处理图形信号。例如，渲染管线可以在渲染图形或图像帧的过程中执行一些列操作，典型的操作可以包括：顶点处理(Vertex Processing)、图元处理(Primitive Processing)、光栅化(Rasterization)、片段处理(FragmentProcessing)等等。

可选地，图形处理器3002可以包括执行软件的通用图形处理器，如GPU或其他类型的专用图形处理单元等。

显示设备3003：用于显示由电子设备3000生成的各种图像，该图像可以为操作系统的图形用户界面(graphical user interface，GUI)或由图形处理器3002处理的图像数据(包括静止图像和视频数据)。

可选地，显示设备3003可以包括任何合适类型的显示屏。例如液晶显示器(liquidcrystal display，LCD)或等离子显示器或有机发光二极管(organic light-emittingdiode，OLED)显示器等。

存储器3004，是中央处理器3001和图形处理器3002之间的传输通道，可以为双倍速率同步动态随机存储器(double data rate synchronous dynamic random accessmemory，DDR SDRAM)或者其它类型的缓存。

以上介绍了本申请实施例提供的图像渲染方法所应用的电子设备的具体结构，以下将详细介绍本申请实施例所提供的图像渲染方法的流程。首先对下文涉及的若干个名词进行解释：

离屏渲染通道(offscreen render pass)：通过该通道渲染得到的图像，通常为暂时不需在屏幕中显示的图像，这部分图像可存储于分配给离屏渲染通道的帧缓冲区(framebuffer)，将该帧缓冲区可称为离屏渲染缓冲区，用于存储暂时不需在屏幕中显示的图像。在本申请中，离屏渲染通道可用于实现光线追踪技术。

当前屏幕渲染通道(onscreen render pass)：通过该通道渲染得到的图像，通常为即将在屏幕中显示的图像(即送显的图像)，这部分图像可存储于分配给当前屏幕渲染通道的帧缓冲区(framebuffer)，将该帧缓冲区可称为当前屏幕渲染缓冲区，用于存储即将在屏幕中显示的图像。在本申请中，当前屏幕渲染通道即可用于实现光栅化技术。

图4为本申请实施例提供的图像渲染方法的一个流程示意图，如图4所示，该方法包括：

401、获取反射物的空间信息、反射物的材质信息、N个被反射物的空间信息以及N个被反射物的材质信息；

电子设备的CPU在获取某个三维场景的模型文件后，可从中解析出三维场景中各个物体的渲染信息。每个物体的渲染信息包含该物体的空间信息以及该物体的材质信息，其中，物体的空间信息包含物体的顶点坐标、物体的顶点法线以及三角形索引等信息，物体的材质信息包含物体的颜色、物体的金属度以及物体的粗糙度等信息。可以理解的是，不同物体的材质信息既可以是同一个(种)材质信息(即不同物体对应同一个材质信息)，也可以是多个(种)材质信息(即不同物体对应多个材质信息)，可见，物体的数量一般大于或等于材质信息的数量。例如，设三维场景中包含地面、人、椅子和桌子，椅子和桌子是同种材料制作的。那么，地面的材质信息为材质信息A，人的材质信息为材质信息B，椅子和桌子的材质信息均为材质信息C。

CPU在得到物体的材质信息后，可基于物体的材质信息确定物体的类别。具体地，CPU在得到某个物体的材质信息后，可基于该物体的金属度判断该物体是否为反射物，若该物体的金属度大于或等于预置的阈值，则可确定该物体为反射物，若该物体的金属度小于预置的阈值，则可确定该物体为被反射物。例如，地面、镜子以及湖泊等物体的金属度通常大于预置的阈值，故这部分物体可称为反射物，而人以及桌子等物体的金属度通常小于预置的阈值，故这部分物体可称为被反射物。如此一来，CPU可将三维场景中的所有物体分为两类物体，即反射物和被反射物。

为了便于说明，下文以该三维场景中仅包含一个反射物以及多个被反射物进行示意性说明。确定该三维场景中的反射物和所有被反射物后，CPU可基于所有被反射物的空间信息构建BVH树，BVH树可用于实现后续的光线追踪操作。具体地，CPU可根据被反射物的顶点坐标、顶点法线以及三角形索引构建BVH树，可以理解的是，BVH树包含多个包围盒的空间信息，每个包围盒的空间信息包含该包围盒(长方体)的8个顶点的坐标以及8个顶点的垂直高度，每个包围盒用于包围至少一个被反射物。为了进一步理解前述的BVH树，下文结合图5作进一步的介绍。图5为本申请实施例提供的BVH树的一种示意图，如图5所示，设三维场景中存在6个被反射物，基于这6个被反射物的空间信息可确定包围盒A(包围这6个物)的空间信息，基于其中4个被反射物的空间信息可确定包围盒B(包围这4个物)的空间信息，基于剩余2个被反射物的空间信息可确定包围盒C(包围这2个物)的空间信息，并将包围盒A的空间信息、包围盒B的空间信息和包围盒C的空间信息以二叉树的结构进行管理，得到BVH树。可见，BVH树可集中管理包围盒A、包围盒B和包围盒C的空间信息，相当于集中管理包围盒A、包围盒B和包围盒C。其中，包围盒A即为所有包围盒中的最大包围盒。值得注意的是，这6个被反射物中的每个被反射物在BVH树中具有唯一的编号，如图5所示，从左往右数，这6个被反射物的编号依次为11、12、13、14、21和22。

在电子设备的GPU基于BVH树实现光线追踪的时候，需要计算光线是否和三维场景中的被反射物是否相交(即求交计算)。由于BVH树的存在，GPU可基于BVH树确定包围被反射物的某个包围盒，然后判断光线是否和该包围盒相交，若光线没有碰到该包围盒，表明光线一定不会和该包围盒里的被反射物相交；如果光线碰到该包围盒，那么再计算光线是否和该包围盒中的被反射物相交。例如，在检测到光线与二叉树中的B包围盒不相交时，则表示该光线一定不会和B包围盒中的四个被反射物相交，因此，可以免去检测光线是否与B包围盒中的四个被反射物相交的步骤，从而仅检测光线是否与C包围盒中的两个被反射物相交。

此外，CPU还可获取相机的空间信息，该相机用于拍摄模拟三维场景的目标图像。其中，相机的空间信息可包括相机的垂直高度以及相机的坐标。

CPU得到反射物的渲染信息(包含反射物的空间信息和反射物的材质信息)、所有被反射物体的渲染信息(包含所有被反射物的空间信息和所有被反射物的材质信息)、BVH树以及相机的空间信息后，则将这部分信息发送至GPU，以使得GPU根据这部分信息进行图像渲染。

402、根据反射物的空间信息以及N个被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算，得到N个被反射物上的M个交点，N个被反射物对应P个材质信息，M≥N≥P≥1。

403、在M个交点中，确定第i个材质信息对应的交点，并根据第i个材质信息对应的交点的空间信息以及第i个材质信息进行着色，i的初始值为1。

404、令i＝i+1，并重新执行403，直至i＝P，得到反射物中倒影的图像。

GPU得到反射物的渲染信息(包含反射物的空间信息和反射物的材质信息)、所有被反射物体的渲染信息(包含所有被反射物的空间信息和所有被反射物的材质信息)、BVH树以及相机的空间信息后，可基于这部分信息进行图像渲染。

需要说明的是，GPU所进行的图像渲染包含两个阶段，即光线追踪阶段(即本实施例中的步骤402至步骤404)和光栅化阶段(即本实施例中的步骤405至步骤406)。其中，光线追踪阶段包含两个子阶段，第一个子阶段为求交计算，第二个子阶段为着色，GPU可将这两个子阶段完全剥离开来执行，从而优化整个光线追踪的过程。

为了便于理解GPU实现光线追踪的过程，下文结合图6对前述光线追踪的过程做具体的介绍。图6为本申请实施例提供的图像渲染的一个示意图。如图6所示，GPU为离屏渲染通道设置有一个渲染管线601，渲染管线601包含顶点着色器(vertex shader，VS)6011、片段着色器(frag shader，FS)6012和片段着色器6013。其中，片段着色器6012内设置有光线追踪算法中与求交计算相关的部分，片段着色器6013内设置有光线追踪算法中与着色相关的部分，那么，片段着色器6012和片段着色器6013可共同用于实现光线追。

基于此，下文将分别对光线追踪的两个子阶段进行介绍：

(1)GPU可通过顶点着色器6011和片段着色器6012，对反射物的空间信息和BVH树进行处理，即通过这两个着色器根据这些信息进行基于光线追踪的求交计算，得到N个被反射物上的M个交点，可以理解的是，该N个被反射物为所有被反射物中，与相机发射的光线存在交点的被反射物。在这N个被反射物中，每个被反射物存在至少一个交点，故M≥N≥1。进一步地，基于前述物体与材质信息之间的对应关系可知，该N个被反射物对应P个(种)材质信息，且N≥P≥1。

然而，若对整个反射物进行基于光线追踪的求交计算，即以相机为光源，对反射物的每个顶点均发射光线，然后对每条光线均进行路线计算和求交计算，涉及的计算量相当大。而且，并不是每条光线均能与被反射物相交，那么基于无效光线(即不与被反射物相交的光线)所进行的计算则为无效的计算。可以理解的是，反射物中的倒影实际上就是被反射物在反射物中的影响或镜像等等，故可在反射物中将包含倒影的某一个块区域确定为目标区域，若光线射向反射物的目标区域，那么这部分光线(有效光线)在经过该区域后，则会与被反射物相交。若光线射向反射物中，除目标区域之外的其余区域，那么这部分光线在经过该区域后，则不会与被反射物相交。由此可见，若只对目标区域进行基于光线追踪的求交计算，则可以有效减小光线追踪的计算量，从而节省GPU的算力，降低图像渲染的功耗。

值得注意的是，GPU可通过如下方式确定反射物的目标区域：

GPU可从BVH树中确定最大包围盒的空间信息，然后根据最大包围盒的空间信息以及相机的空间信息，在反射物的空间信息中确定反射物的目标区域的空间信息。得到反射物的目标区域的空间信息后，则相当于确定反射物的目标区域。具体地，设最大包围盒中的任意一个顶点为第一目标点，设反射物的目标区域中的任意一个顶点为第二目标点。那么，相机的垂直高度(H1)，第一目标点的垂直高度(H2)，第二目标点与相机之间的距离(X1)，以及相机与第一目标点之间的距离(X2)，这四者之间存在如下的数学关系：H1/X1＝H2/(X2-X1)，需要说明的是，X1基于相机的坐标以及第二目标点的坐标确定，X2基于相机的坐标以及第一目标点的坐标确定。

由于相机的坐标、相机的垂直高度、第一目标点的坐标以及第一目标点的垂直高度均为已知值，只有第二目标点的坐标为未知数。反射物的空间信息包含反射物中每一个顶点的坐标，故GPU可判断反射物中每一个顶点的坐标是否满足前述数学关系，若某一顶点的坐标满足前述数学关系，则该顶点为反射物的目标区域中的一个顶点。如此一来，则可将反射物划分为目标区域，以及除目标区域外的其余区域。相应地，GPU也可将反射物的空间信息划分为目标区域的空间信息以及其余区域的空间信息，但对于目标区域和其余区域，两个区域的材质信息是相同的(即反射物的材质信息，因为整个反射物的材质信息是统一的)。

下面结合图7对上述确定反射物的目标区域的过程作进一步的介绍。图7为本申请实施例提供的目标区域的一个示意图，如图7所示，设某个三维场景为某个人物站在地面，地面上有人的倒影。可先确定该场景中的最大包围盒，该最大包围盒即围住人物的包围盒。基于最大包围盒的空间信息以及相机的空间信息，则可确定出地面的目标区域，该目标区域包含人物的倒影。

在得到反射物的目标区域的空间信息后，GPU可将反射物的目标区域的空间信息(例如，反射物的顶点的坐标以及反射物的顶点的法线)输入顶点着色器6011，顶点着色器6011可对这部分空间信息进行一定的计算处理(例如，将三维的坐标转换为二维的坐标等等)，并将处理后的空间信息输入片段着色器6012。此外，GPU还会将相机的空间信息和BVH树直接输入片段着色器6012，故片段着色器6012可基于相机的空间信息、处理后的空间信息以及BVH树进行求交计算，从而确定来自相机的光线经过反射物后，作用于N个被反射物上所得到的M个交点。

GPU在确定M个交点后，可保存每个交点所在的被反射物的编号以及该交点的空间信息(交点本质上是顶点，故交点的空间信息包含该顶点的坐标和法线等等)。

(2)得到M个交点后，GPU可通过片段着色器6013在M个交点中，确定P个材质信息中的第1个材质信息对应的交点，并根据第1个材质信息对应的交点的空间信息以及第1个材质信息进行着色。需要说明的是，GPU对第2个材质信息也可执行如同对第1个材质信息所执行的操作，直至对第P个材质信息完成如同对第1个材质信息所执行的操作，故GPU可成功渲染出反射物中倒影的图像，例如，图7中人物的倒影的图像。

为了理解前述过程，下文结合一个例子作进一步的介绍。设存在交点1、交点2、交点3、交点4、交点5和交点6，其中，交点1和交点2位于被反射物11上，交点3和交点4位于被反射物12上，交点5位于被反射物21上，交点6位于被反射物22上，被反射物11对应材质信息1，被反射物12对应材质信息2，被反射物21和被反射物22对应材质信息3。那么，GPU可确定材质信息1对应的交点为交点1和交点2，并根据这两个交点的空间信息和材质信息1进行着色。接着，GPU可确定材质信息2对应的交点为交点3和交点4，并根据这两个交点的空间信息和材质信息2进行着色。然后，GPU可确定材质信息3对应的交点为交点5和交点6，并根据这两个交点的空间信息和材质信息3进行着色。如此一来，GPU可得到反射物中倒影的图像。

值得注意的是，在M个交点中，GPU基于一个交点的信息可渲染出一个像素点(即反射物中倒影的图像包含M个像素点)，那么，GPU可通过以下方式渲染反射物中倒影的图像：

GPU可将P个材质信息中的第1个材质信息和M个交点的空间信息输入片段着色器6013。那么，输入片段着色器6013可判断M个交点中的第1个交点所在的被反射物是否与第1个材质信息对应，若第1个交点所在的被反射物与第1个材质信息对应，片段着色器6013则根据第1个交点的空间信息与第1个材质信息进行着色，得到反射物中倒影的图像的第1个像素点，若第1个交点所在的被反射物与第1个材质信息不对应，则结束。此后，片段着色器6013可对第2交点执行如同对第1个交点所执行的操作，直至对第M个交点完成如同第1个交点的操作。

然后，GPU可将P个材质信息中的第2个材质信息和M个交点的空间信息输入片段着色器6013，以使得片段着色器6013重新执行以上过程，直至GPU将第P个材质信息和M个交点的空间信息输入片段着色器6013，以使得对片段着色器6013重新执行以上过程。至此，片段着色器6013可得到反射物中倒影的图像的M个像素点，相当于得到反射物中倒影的图像。

值得注意的是，片段着色器6013可通过以下方式确定某一个交点所在的被反射物是否与某一个材质信息对应：

对于P个材质信息中的任意一个材质信息以及M个交点中的任意一个交点，片段着色器6013可判断该交点所在的被反射物的编号(可由GPU输入至片段着色器6013)，是否位于该材质信息对应的所有被反射物的编号(可由GPU输入至片段着色器6013)中，若是，则根据该交点的空间信息与该材质信息进行着色，若否，则结束。

得到反射物中倒影的图像后，GPU可完成了图像渲染的光线追踪阶段。

405、根据反射物的空间信息和反射物的材质信息进行光栅化，得到反射物的图像；

406、根据N个被反射物的空间信息和N个被反射物的材质信息进行光栅化，得到N个被反射物的图像；

得到反射物的渲染信息(包含反射物的空间信息和反射物的材质信息)和所有被反射物体的渲染信息(包含所有被反射物的空间信息和所有被反射物的材质信息)后，GPU还可基于这些信息实现图像渲染的光栅化阶段。

为了便于理解GPU实现光栅化的过程，下文结合图6对前述光栅化的过程做具体的介绍。如图6所示，GPU为当前屏幕渲染通道设置有两个渲染管线，分别为渲染管线602和渲染管线603。渲染管线602包含一个顶点着色器6021和一个片段着色器6022，渲染管线603包含一个顶点着色器6031和一个片段着色器6032，片段着色器6022和片段着色器6032均为原始的片段着色器(即内部未设置任何算法)，故片段着色器6022和片段着色器6032均可用于执行光栅化的步骤，其中，片段着色器6022用于执行反射物的光栅化，片段着色器6032用于执行被反射物的光栅化。

因此，GPU可将反射物的渲染信息输入渲染管线602，使得渲染管线602根据反射物的渲染信息进行光栅化，即对反射物进行光栅化，得到反射物的图像。具体地，GPU可将反射物的空间信息(例如，反射物的顶点的坐标)输入顶点着色器，顶点着色器6021可对这部分空间信息进行一定的计算处理，并将处理后的空间信息输入片段着色器6022。此外，GPU还会将反射物的材质信息直接输入片段着色器6022，故片段着色器6022可基于处理后的空间信息以及反射物的材质信息进行光栅化操作，从而得到反射物中的图像。

GPU还可将所有被反射物的渲染信息输入渲染管线603，使得渲染管线603根据所有被反射物的渲染信息进行光栅化，即对所有被反射物进行光栅化，得到所有被反射物的图像。具体地，GPU可将所有被反射物的空间信息(例如，所有被反射物的顶点的坐标)输入顶点着色器，顶点着色器6031可对这部分空间信息进行一定的计算处理，并将处理后的空间信息输入片段着色器6032。此外，GPU还会将所有被反射物的材质信息直接输入片段着色器6032，故片段着色器6032可基于处理后的空间信息以及所有被反射物的材质信息进行光栅化操作，从而得到所有被反射物中的图像。至此，GPU成功渲染出反射物的图像以及所有被反射物的图像，例如，图7中地面的图像以及人的图像。

407、将反射物的图像、N个被反射物的图像和反射物中倒影的图像进行融合，得到目标图像。

得到反射物的图像、所有被反射物的图像和反射物中倒影的图像后，GPU可将反射物的图像、所有被反射物的图像和反射物中倒影的图像进行融合，得到送显的目标图像，例如，目标图像可呈现出图7所示的三维场景，即人物站在地面，且地面上有人的倒影。此后，CPU可从当前屏幕渲染缓冲区中获取目标图像，并将目标图像发送至屏幕中显示，以供用户观看。

应理解，本实施例中，光线追踪阶段和光栅化阶段可同步进行，也可异步进行，此处不做限制。例如，步骤402和步骤404(或步骤405)可同时进行。又如，步骤402可先于步骤404(或步骤405)进行。再如，步骤402可后于步骤404(或步骤405)进行。

还应理解，本实施例中，光栅化阶段中的步骤404和步骤405可同步进行，也可异步进行，此处不做限制。例如，步骤404和步骤405可同时进行。又如，步骤404可先于步骤405进行。再如，步骤404可后于步骤405进行。

还应理解，本实施例中，仅以该三维场景包含一个反射物进行示意性说明，并不对该三维场景中反射物的数量构成限制，该三维场景中也可包含多个反射物，那么，对于该三维场景中的任意一个反射物而言，可对该反射物和该三维场景中的所有被反射物，均执行如同步骤401至步骤407中的操作，则同样能够得到模拟该三维场景的目标图像。

还应理解，本实施例中，仅以P个材质信息中的每个材质信息对应N个被反射物中的至少一个被反射物为例进行示意性说明，并不对材质信息的数量和被反射物的数量之间的对应关系构成限制，例如，若P个材质信息中的每个材质信息对应N个被反射物中的一个被反射物，则N＝P＞1，又如，若N个被反射物中的每个被反射物对应P个材质信息中的至少一个材质信息，则N＜P，且P＞1。

本申请实施例中，GPU根据反射物的空间信息以及N个被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算后，可得到N个被反射物上的M个交点，N个被反射物对应P个材质信息。接着，在M个交点中，GPU确定第1个材质信息对应的交点，并根据第1个材质信息对应的交点的空间信息以及第1个材质信息进行着色。然后，GPU对第2个材质信息也可执行如同对第1个材质信息所执行的操作，直至对第P个材质信息完成如同对第1个材质信息所执行的操作，故GPU可成功渲染出反射物中倒影的图像。前述过程中，GPU将光线追踪中的求交计算和着色剥离开来执行，即在统一确定M个交点后，对于P个材质信息中的任意一个材质信息，GPU可确定该材质信息所对应的所有交点，并完成这些交点所对应的着色操作，故后续在M个交点中其余交点对应的着色操作中，GPU不需再用到该材质信息。如此一来，可有效减少任意一个材质信息在内存和cache之间换入换出的次数，从而降低内存带宽，优化电子设备的性能。

此外，还可将结合一个具体的应用例，对本申请实施例提供的图像渲染的方法作进一步的介绍。图8为本申请实施例提供的图像渲染的方法的一个应用例示意图，如图8所示，该应用例中，可在Unity程序，加入能够实现一个额外的插件，该插件用于实现如图4所示的方法。

具体地，当程序在执行初始化(awake)阶段，可将三维场景中的原始数据传入插件中。当程序在执行某帧画面的更新(update)阶段，可基于原始数据，更新该帧画面对应的反射物的渲染信息、被反射物的渲染信息、相机的空间信息等，并基于被反射物的渲染信息构建BVH树，然后将这部分信息更新至插件中。当程序执行渲染(on post render)阶段时，通过插件的接口调用插件，插件将前述信息传入GPU，GPU使用插件提供的渲染方式，完成渲染得到最终送显的目标图像。

以上是对本申请实施例提供的图像渲染的方法所进行的详细说明，以下将对本申请实施例提供的图像渲染装置进行介绍。图9为本申请实施例提供的图像渲染装置的另一结构示意图，如图9所示，该图像渲染装置包括：

求交模块901，用于根据反射物的空间信息以及被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算，得到被反射物上的M个交点，被反射物对应P个材质信息，M≥1；

着色模块902，用于在M个交点中，确定目标材质信息对应的多个交点，并根据目标材质信息对应的多个交点的空间信息以及目标材质信息进行着色，得到反射物中被反射物的倒影的图像，目标材质信息为多个材质信息中的一个。

本申请实施例中，GPU根据反射物的空间信息以及被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算后，可得到被反射物上的M个交点，被反射物对应P个材质信息。接着，在M个交点中，GPU确定目标材质信息对应的所有交点，并根据目标材质信息对应的所有交点的空间信息以及目标材质信息进行着色，得到反射物中被反射物的倒影的图像。前述过程中，GPU将光线追踪中的求交计算和着色剥离开来执行，即在统一确定M个交点后，对于P个材质信息中的某一个材质信息，GPU可确定该材质信息所对应的所有交点，并完成这些交点所对应的着色操作，故后续在M个交点中其余交点对应的着色操作中，GPU不需再用到该材质信息。如此一来，可有效减少任意一个材质信息在内存和cache之间换入换出的次数，从而降低内存带宽，优化电子设备的性能。

在一种可能的实现方式中，多个材质信息为P个，目标材质信息为第i个材质信息，i的初始值为1，着色模块902包括：着色子模块：在M个交点中，确定第i个材质信息对应的多个交点，并根据第i个材质信息对应的多个交点的空间信息以及第i个材质信息进行着色；循环子模块：令i＝i+1，并重新触发着色子模块，直至i＝P，得到反射物中被反射物的倒影的图像。

在一种可能的实现方式中，着色子模块，包括：着色单元，用于若第j个交点所在的被反射物与第i个材质信息对应，则根据第j个交点的空间信息与第i个材质信息进行着色，得到反射物中倒影的图像的第j个像素点，j的初始值为1；循环单元，用于令j＝j+1，并重新触发着色单元，直至j＝M。

在一种可能的实现方式中，求交模块，用于根据相机的空间信息、反射物的空间信息以及层次包围盒BVH树，确定来自相机的光线经过反射物后，作用于被反射物上所得到的M个交点，BVH树根据被反射物的空间信息构建。

在一种可能的实现方式中，在被反射物中，每个被反射物在BVH树中具有唯一的编号，着色单元，用于若第j个交点所在的被反射物的编号，位于第i个材质信息对应的至少一个被反射物的编号中，则根据第j个交点的空间信息与第i个材质信息进行着色。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括：第一光栅化模块，用于根据反射物的空间信息和反射物的材质信息进行光栅化，得到反射物的图像；第二光栅化模块，用于根据被反射物的空间信息和被反射物的材质信息进行光栅化，得到被反射物的图像；融合模块，用于将反射物的图像、被反射物的图像和反射物中倒影的图像进行融合，得到目标图像。

在一种可能的实现方式中，空间信息包含顶点坐标、顶点法线和三角形索引中的至少一种。

在一种可能的实现方式中，材质信息包含颜色、金属度以及粗糙度中的至少一种。

需要说明的是，上述装置各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本申请方法实施例相同，具体内容可参考本申请实施例前述所示的方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本申请实施例还涉及一种计算机可读存储介质，包括计算机可读指令，当计算机可读指令在计算机上运行时，使得计算机执行如图4所示实施例中所述的方法。

本申请实施例还涉及一种计算机程序产品，包括计算机可读指令，当计算机可读指令在计算机上运行时，使得计算机执行如图4所示实施例中所述的方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (19)

1.一种图像渲染方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：根据反射物的空间信息以及被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算，得到所述被反射物上的M个交点，所述被反射物对应多个材质信息，M≥1；

S2：在所述M个交点中，确定目标材质信息对应的多个交点，并根据所述目标材质信息对应的多个交点的空间信息以及所述目标材质信息进行着色，得到所述反射物中所述被反射物的倒影的图像，所述目标材质信息为所述多个材质信息中的一个。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个材质信息为P个，所述目标材质信息为第i个材质信息，i的初始值为1，所述S2包括：

S21：在所述M个交点中，确定所述第i个材质信息对应的多个交点，并根据所述第i个材质信息对应的所述多个交点的空间信息以及所述第i个材质信息进行着色；

S22：令i＝i+1，并重新执行所述S21，直至i＝P，得到所述反射物中所述被反射物的倒影的图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S21包括：

S211：若第j个交点所在的被反射物与第i个材质信息对应，则根据所述第j个交点的空间信息与所述第i个材质信息进行着色，得到所述反射物中倒影的图像的第j个像素点，j的初始值为1；

S212：令j＝j+1，并重新执行所述S211，直至j＝M。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S1包括：

根据相机的空间信息、反射物的空间信息以及层次包围盒BVH树，确定来自所述相机的光线经过所述反射物后，作用于所述被反射物上所得到的M个交点，所述BVH树根据被反射物的空间信息构建。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述被反射物中，每个被反射物在所述BVH树中具有唯一的编号，所述S211包括：

若第j个交点所在的被反射物的编号，位于第i个材质信息对应的至少一个被反射物的编号中，则根据所述第j个交点的空间信息与所述第i个材质信息进行着色。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

S4：根据所述反射物的空间信息和所述反射物的材质信息进行光栅化，得到所述反射物的图像；

S5：根据所述被反射物的空间信息和所述被反射物的材质信息进行光栅化，得到所述被反射物的图像；

S6：将所述反射物的图像、所述被反射物的图像和所述反射物中倒影的图像进行融合，得到目标图像。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述空间信息包含顶点坐标、顶点法线和三角形索引中的至少一种。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的方法，其特征在于，所述材质信息包含颜色、金属度以及粗糙度中的至少一种。

9.一种图像渲染装置，其特征在于，所述装置包括：

求交模块，用于根据反射物的空间信息以及被反射物的空间信息进行基于光线追踪的求交计算，得到所述被反射物上的M个交点，所述被反射物对应P个材质信息，M≥1；

着色模块，用于在所述M个交点中，确定目标材质信息对应的多个交点，并根据所述目标材质信息对应的多个交点的空间信息以及所述目标材质信息进行着色，得到所述反射物中所述被反射物的倒影的图像，所述目标材质信息为所述多个材质信息中的一个。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述多个材质信息为P个，所述目标材质信息为第i个材质信息，i的初始值为1，所述着色模块包括：

着色子模块：在所述M个交点中，确定所述第i个材质信息对应的多个交点，并根据所述第i个材质信息对应的所述多个交点的空间信息以及所述第i个材质信息进行着色；

循环子模块：令i＝i+1，并重新触发所述着色子模块，直至i＝P，得到所述反射物中所述被反射物的倒影的图像。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述着色子模块，包括：

着色单元，用于若第j个交点所在的被反射物与第i个材质信息对应，则根据所述第j个交点的空间信息与所述第i个材质信息进行着色，得到所述反射物中倒影的图像的第j个像素点，j的初始值为1；

循环单元，用于令j＝j+1，并重新触发所述着色单元，直至j＝M。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述求交模块，用于根据相机的空间信息、反射物的空间信息以及层次包围盒BVH树，确定来自所述相机的光线经过所述反射物后，作用于所述被反射物上所得到的M个交点，所述BVH树根据被反射物的空间信息构建。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，在所述被反射物中，每个被反射物在所述BVH树中具有唯一的编号，所述着色单元，用于若第j个交点所在的被反射物的编号，位于第i个材质信息对应的至少一个被反射物的编号中，则根据所述第j个交点的空间信息与所述第i个材质信息进行着色。

14.根据权利要求9至13任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第一光栅化模块，用于根据所述反射物的空间信息和所述反射物的材质信息进行光栅化，得到所述反射物的图像；

第二光栅化模块，用于根据所述被反射物的空间信息和所述被反射物的材质信息进行光栅化，得到所述被反射物的图像；

融合模块，用于将所述反射物的图像、所述被反射物的图像和所述反射物中倒影的图像进行融合，得到目标图像。

15.根据权利要求9至14任意一项所述的装置，其特征在于，所述空间信息包含顶点坐标、顶点法线和三角形索引中的至少一种。

16.根据权利要求9至15任意一项所述的装置，其特征在于，所述材质信息包含颜色、金属度以及粗糙度中的至少一种。

17.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器；所述存储器存储有代码，所述处理器被配置为执行所述代码，当所述代码被执行时，所述电子设备执行如权利要求1至8任一所述的方法。

18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机可读指令，当所述计算机可读指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1至8中任一项所述的方法。

19.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机可读指令，当所述计算机可读指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1至8任一项所述的方法。

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