KR20220164441A - 그래픽 프로세싱 - Google Patents
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Abstract
그래픽 프로세싱
광선 추적 동작을 수행하기 위해 프로그램에 포함될 수 있는 명령어(또는 명령어들)가 제공되며, 이때 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하는 프로그램을 실행하여, 광선들의 그룹이 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 한다. 명령어(들)는, 실행 스레드들에 의해 실행될 때, 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들이 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 테스트되게 할 것이다. 이어서, 광선-프리미티브 교차 테스트의 결과가 순회 동작을 위해 반환될 수 있다.
광선 추적 동작을 수행하기 위해 프로그램에 포함될 수 있는 명령어(또는 명령어들)가 제공되며, 이때 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하는 프로그램을 실행하여, 광선들의 그룹이 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 한다. 명령어(들)는, 실행 스레드들에 의해 실행될 때, 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들이 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 테스트되게 할 것이다. 이어서, 광선-프리미티브 교차 테스트의 결과가 순회 동작을 위해 반환될 수 있다.
Description
본 명세서에 설명된 기술은 그래픽 프로세싱 시스템에 관한 것으로, 특히 디스플레이를 위한 프레임들(이미지들)의 렌더링에 관한 것이다.
도 1은 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(1)의 형태의 호스트 프로세서, 그래픽 프로세서(GPU)(2), 디스플레이 프로세서(3) 및 메모리 제어기(5)를 포함하는 예시적인 시스템 온-칩(SoC) 그래픽 프로세싱 시스템(8)을 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이 유닛들은 상호접속부(4)를 통해 통신하고, 오프-칩 메모리(6)에 액세스한다. 이 시스템에서, 그래픽 프로세서(2)는 디스플레이될 프레임들(이미지들)을 렌더링할 것이고, 이어서 디스플레이 프로세서(3)는 프레임들을 디스플레이를 위한 디스플레이 패널(7)에 제공할 것이다.
이 시스템의 사용 시, 호스트 프로세서(CPU)(1) 상에 실행되는 게임과 같은 애플리케이션(13)은, 예를 들어, 디스플레이 패널(7) 상의 프레임들의 디스플레이를 요구할 것이다. 이를 하기 위하여, 애플리케이션은 CPU(1) 상에서 실행되고 있는 그래픽 프로세서(2)를 위하여 적절한 커맨드 및 데이터를 드라이버(11)에 제출할 것이다. 이어서 드라이버(11)는 그래픽 프로세서(2)로 하여금 디스플레이를 위한 적절한 프레임들을 렌더링하고 이 프레임들을 적절한 프레임 버퍼들, 예컨대 메인 메모리(6)에 저장하게 할 적절한 커맨드 및 데이터를 생성할 것이다. 디스플레이 프로세서(3)는 이어서 디스플레이에 대한 버퍼 안으로 이 프레임들을 판독하고, 이로부터 그것들은 이어서 판독되고 디스플레이의 디스플레이 패널(7) 상에 디스플레이될 것이다.
그래픽 프로세서에 의해 수행될 수 있는 하나의 렌더링 프로세스는 소위 "광선 추적"이다. 광선 추적은 시점(때때로 "카메라"로 지칭됨)으로부터 다시 이미지 평면 내의 샘플링 위치들을 통해 장면 안으로 가는 광의 광선들의 경로들을 추적하는 것, 및 광선들과 장면 내의 객체들 사이의 상호작용의 효과를 시뮬레이션하는 것을 포함하는 렌더링 프로세스이다. 출력 데이터 값, 예컨대, 이미지 내의 샘플링 포인트는 샘플링 위치를 통과하는 광선에 의해 교차되는 장면 내의 객체(들), 및 이 객체들의 표면들의 속성들에 기초하여 결정된다. 광선 추적 계산은 복잡하고, 각각의 샘플링 위치에 대하여, 샘플링 위치를 통과하는 광선이 교차하는 장면 내의 객체들의 세트를 결정하는 것을 수반한다.
광선 추적은 특히 반사, 굴절, 셰도우 및 조명 효과를 포착하는 능력의 관점에서, 더 전통적인 래스터화 렌더링 기법들보다 더 양호한, 예컨대 더 현실적이고, 물리적으로 정확한 이미지들을 제공하도록 고려된다. 그러나, 광선 추적은 전통적인 래스터화보다 상당히 더 많이 프로세싱-집약적일 수 있다.
본 출원인은 그래픽 프로세서를 이용하여 광선 추적을 수행하기 위한 개선된 기술들의 범주가 남아 있다고 생각한다.
본 명세서에 설명된 기술의 실시예들은 이제 단지 예로서 그리고 다음 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 예시적인 그래픽 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 2는 "전체" 광선 추적 프로세스를 도시하는 개략도이다.
도 3은 예시적인 광선 추적 가속 데이터 구조를 도시한다.
도 4는 전체 광선 추적 프로세스의 일 실시예를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 "하이브리드" 광선 추적 프로세스를 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 명세서에 설명된 기술의 방식으로 동작될 수 있는 그래픽 프로세서의 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 명세서에 설명된 기술의 방식으로 동작될 수 있는 그래픽 프로세서의 요소들을 더 상세히 개략적으로 도시한다.
도 8은 광선 추적 순회 동작을 관리하기 위해 사용될 수 있는 스택 레이아웃을 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 명세서에 설명된 기술의 일 실시예의 그래픽 프로세서의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 10은 본 명세서에 설명된 기술의 일 실시예에 따른 광선-볼륨 교차 테스트 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 11은 본 명세서에 설명된 기술의 일 실시예에 따른 광선-프리미티브 교차 테스트 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 12a 및 도 12b는 다수의 프리미티브들에 의해 공유되는 에지 또는 정점과 교차하는 광선을 개략적으로 도시한다.
도 13은 공유 에지 또는 정점과 교차하는 광선의 인스턴스들을 해결하는 데 사용될 수 있는 타이-브레이킹(tie-breaking) 메커니즘을 도시하는 흐름도이다
도 14는 셰이더 프로그램 컴파일 프로세스의 일 실시예를 도시한다.
동일한 도면 부호들은 적절한 경우에 도면들에서 동일한 요소에 사용된다.
도 1은 예시적인 그래픽 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 2는 "전체" 광선 추적 프로세스를 도시하는 개략도이다.
도 3은 예시적인 광선 추적 가속 데이터 구조를 도시한다.
도 4는 전체 광선 추적 프로세스의 일 실시예를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 "하이브리드" 광선 추적 프로세스를 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 명세서에 설명된 기술의 방식으로 동작될 수 있는 그래픽 프로세서의 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 명세서에 설명된 기술의 방식으로 동작될 수 있는 그래픽 프로세서의 요소들을 더 상세히 개략적으로 도시한다.
도 8은 광선 추적 순회 동작을 관리하기 위해 사용될 수 있는 스택 레이아웃을 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 명세서에 설명된 기술의 일 실시예의 그래픽 프로세서의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 10은 본 명세서에 설명된 기술의 일 실시예에 따른 광선-볼륨 교차 테스트 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 11은 본 명세서에 설명된 기술의 일 실시예에 따른 광선-프리미티브 교차 테스트 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 12a 및 도 12b는 다수의 프리미티브들에 의해 공유되는 에지 또는 정점과 교차하는 광선을 개략적으로 도시한다.
도 13은 공유 에지 또는 정점과 교차하는 광선의 인스턴스들을 해결하는 데 사용될 수 있는 타이-브레이킹(tie-breaking) 메커니즘을 도시하는 흐름도이다
도 14는 셰이더 프로그램 컴파일 프로세스의 일 실시예를 도시한다.
동일한 도면 부호들은 적절한 경우에 도면들에서 동일한 요소에 사용된다.
본 명세서에 설명된 기술의 제1 태양에 따르면, 광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링할 때 그래픽 프로세서를 포함하는 그래픽 프로세싱 시스템을 동작시키는 방법으로서,
그래픽 프로세서는, 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 프로그램들을 실행하도록 동작가능하고 일정 프로그램이 복수의 실행 스레드들의 그룹들에 의해 함께 실행될 수 있는 프로그래밍가능 실행 유닛을 포함하고,
본 방법은,
광선 추적 동작을 수행하기 위한 프로그램 내에 - 프로그램은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 것이고, 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하여 광선들의 그룹이 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 함 -, 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 그룹 내의 광선들을 테스트하기 위한 하나 이상의 '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트 - 이러한 '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트는, 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때,
그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 할 것임 -; 및
광선 추적 동작을 위해 반환될 교차 테스트의 결과를 포함시키는 단계를 포함하고,
본 방법은, 실행 스레드들의 그룹이 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대한 프로그램을 실행하고 있을 때, 실행 스레드들이 프리미티브들의 세트에 대해 하나 이상의 '광선-프리미티브 테스트' 명령어들의 세트를 실행하는 것에 응답하여,
테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하는 단계; 및
광선 추적 동작을 위해 교차 테스트의 결과를 반환하는 단계를 추가로 포함하는, 방법이 제공된다.
본 명세서에 설명된 기술의 제2 태양에 따르면, 광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링하도록 동작가능한 그래픽 프로세서를 포함하는 그래픽 프로세싱 시스템으로서,
그래픽 프로세서는, 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 프로그램들을 실행하도록 동작가능하고 일정 프로그램이 복수의 실행 스레드들의 그룹들에 의해 함께 실행될 수 있는 프로그래밍가능 실행 유닛을 포함하고,
본 그래픽 프로세싱 시스템은 추가로,
프로세싱 회로를 포함하고, 프로세싱 회로는,
광선 추적 동작을 수행하기 위한 프로그램 내에 - 프로그램은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 것이고, 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하여 광선들의 그룹이 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 함 -, 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 그룹 내의 광선들을 테스트하기 위한 하나 이상의 '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트 - 이러한 '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트는, 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때,
그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 할 것임 -; 및
광선 추적 동작을 위해 반환될 교차 테스트의 결과를 포함시키도록 구성되고,
실행 유닛은, 실행 스레드들의 그룹이 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대한 프로그램을 실행하고 있을 때, 실행 스레드들이 프리미티브들의 세트에 대해 하나 이상의 '광선-프리미티브 테스트' 명령어들의 세트를 실행하는 것에 응답하여,
실행 유닛이, 테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하는 것을 트리거하도록 구성되고, 이어서, 교차 테스트의 결과는 광선 추적 동작을 위해 반환되는, 그래픽 프로세싱 시스템이 제공된다.
본 명세서에 설명된 기술은 대체로, 특정 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링하기 위해 그래픽 프로세서 상에서 광선 추적을 수행하는 것에 관한 것이다. 광선 추적 동작을 수행할 때, 렌더링되고 있는 프레임 내의 샘플링 위치를 렌더링하는 데 사용되고 있는 각각의 광선에 대해, 샘플링 위치를 렌더링하기 위해서는, 먼저, 장면에 대해 정의되는 어느 기하구조(존재하는 경우)가 광선에 의해 교차되는지가 결정될 필요가 있다.
이것이 원하는 대로 행해질 수 있는 다양한 방식들이 있다. 그러나, 대체적으로, 주어진 장면 내의 많은 수백만 개의 그래픽 프리미티브들, 및 테스트될 수백만 개의 광선들이 있을 수 있으므로, 각각의 그래픽 프리미티브 및 모든 그래픽 프리미티브에 대해 모든 광선을 테스트하는 것은 대체적으로 실용적이지 않다. 광선 추적 동작의 속력을 높이기 위해, 본 명세서에 설명된 기술의 바람직한 실시예들에서, 렌더링될 장면 내의 기하구조의 분포를 표현하는 광선 추적 가속 데이터 구조, 예컨대 바운딩 볼륨 계층구조(bounding volume hierarchy, BVH)가, 렌더링되는 장면 내의 기하구조(예컨대, 객체들)와의 광선들의 교차를 결정하는 데 사용된다(그리고 이어서, 이에 따라 장면을 표현하는 출력된 렌더링된 프레임에서 샘플링 위치들을 렌더링함).
따라서, 바람직한 실시예에 따른 광선 추적 프로세스는 광선 추적 프로세스에 사용되고 있는 복수의 광선들에 대한 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 수행하는 것을 포함하며, 이러한 순회는 노드 볼륨들을 참조하여, 렌더링되고 있는 장면에 대한 프레임 내의 샘플링 위치에 대해 어느 기하구조가 어느 광선들에 의해 교차될 수 있는지, 그리고 이에 따라, 샘플링 위치에 대해 어느 기하구조가 광선들에 대해 추가로 프로세싱될 필요가 있는지를 결정하기 위해, 광선 추적 가속 데이터 구조의 상이한 노드들에 의해 표현되는 볼륨들과의 교차에 대해 광선들을 테스트하는 것을 수반한다.
따라서, 광선 추적 가속 데이터 구조 순회 동작은 광선 추적 가속 데이터 구조의 노드들을 순회하는 것, 노드들과 연관된 볼륨들과의 교차에 대해 광선들을 테스트하는 것, 및 어느 노드 볼륨들이 어느 광선들에 의해 교차되는지의 기록을 유지하여, 예컨대, 이에 따라, 광선 추적 가속 데이터 구조의 종단 노드들에 이르기까지, 예컨대 최저 레벨에서, 광선에 대해 다음에 어느 노드들이 테스트되어야 하는지 등을 결정하는 것을 수반한다.
일단 광선에 대해 그러한 순회 동작을 수행함으로써 어느 종단 노드들이 광선에 의해 교차될 수 있는 기하구조를 표현하는지가 결정되었다면, 교차된 종단 노드들과 연관된 볼륨들을 점유하는 기하구조에 대한 광선에 대한 실제 기하구조 교차들이 이에 따라, 예컨대 리프 노드들과 연관된 볼륨들을 점유하는 장면에 대해 정의된 기하구조의 개별 단위들(프리미티브들)과의 교차에 대해 광선을 테스트함으로써, 결정될 수 있다. 일단 샘플링 위치를 렌더링하는 데 사용되는 광선들에 대한 기하구조 교차들이 결정되었다면, 샘플 위치가 어떤 외관을 가져야 하는지 그리고 이에 따라 렌더링되는 샘플링 위치가 결정될 수 있다(그리고 결정됨).
광선-프리미티브 교차 테스트는 대체적으로, 계산상으로 비교적 더 비싸다. 따라서, 바람직한 실시예들에서의 광선 추적 가속 데이터 구조의 사용은 광선 추적 동작이 가속될 수 있게 할 수 있다.
예를 들어, 장면 내의 각각의 그리고 모든 개별 프리미티브에 대해 광선을 테스트하는 것보다는, 트리 데이터 구조의 각각의 레벨에서 표현되는 볼륨들에 대해 상위 레벨에서의 교차에 대해, 광선 추적 프로세스에 사용되고 있는 광선이 대신 테스트될 수 있으며, 트리 구조의 특정 분기 내의 주어진 노드와 교차하지 않는 임의의 광선들의 경우, 트리의 하위 레벨들에서의 기하구조에 대한 광선의 추가 테스트 없이, 광선이 그 노드를 포함하는 트리 구조의 분기 내에 있는 기하구조와 교차하지 않는다는 것이 결정될 수 있다.
따라서, 그러한 광선 추적 가속 데이터 구조의 사용은 전체 광선 추적 동작을 가속시키는 데 효과적일 수 있다.
그러나, 본 출원인들은 이와 관련하여 개선을 위한 기회가 여전히 있다는 것을 인식하였다.
특히, 본 명세서에 설명된 기술은 광선-프리미티브 교차 테스트 동작 자체의 효율이 추가로 개선될 수 있다는 것을 인식한다.
예를 들어, 전술된 바와 같은 광선 추적 가속 데이터 구조의 사용으로도, 주어진 광선 추적 동작에 요구되는 많은 양의 광선-프리미티브 교차 테스트가 여전히 있을 수 있다. 또한, 그러한 광선-프리미티브 교차 테스트를 수행하기 위해 광선 추적 동작에 사용되는 광선들 각각에 대한 요구되는 데이터를 로딩하려고 시도하는 것은 비교적 높은 메모리 대역폭을 관련시킬 수 있다.
따라서, 본 명세서에 설명된 기술은 광선 추적 동작을 수행할 때 수행되도록 요구되는 광선-프리미티브 교차 테스트의 전체 효율을 개선하는 것을 목표로 한다.
이는, 복수의 광선들의 대응하는 그룹에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하는 실행 스레드들의 그룹 내의 실행 스레드에 의해 실행될 때, 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹 내의 하나 이상의 광선들에 대해 수행되도록 '광선-프리미티브' 교차 테스트를 트리거할 명령어(또는 하나 이상의 명령어들의 세트)를 제공함으로써 본 명세서에 설명된 기술에서 달성된다.
이는, 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹 내의 다수의 광선들이 이어서, 하나의 프로세싱 인스턴스에서 바람직하게는 복수의 프리미티브들의 세트에 대해 테스트되어, 이에 따라, 메모리 액세스 동작들의 횟수를 감소시킬 수 있다는 효과 및 이익을 갖는다.
예를 들어, 이는, 주어진 노드에 대해 테스트되어야 하는 복수의 광선들의 그룹 내의 다수의 광선들이 있는 경우, 그 광선들 모두가 단일 테스트 인스턴스에서 테스트될 수 있다는 것을 의미한다. 이에 대응하여, 이는 이어서, 그래픽 프로세서가 한번에, 예컨대 단일 메모리 로딩 동작으로, 메모리로부터 그 광선들에 대한 모든 데이터를 로딩할 수 있다는 것을 의미한다.
마찬가지로, 테스트되는 모든 광선들에 대한 (그리고 테스트되는 모든 프리미티브들에 대한) 교차 테스트의 결과가 반환될 수 있고, 이에 따라 저장될 수 있다.
예를 들어, 특히 바람직한 실시예에서, 상기에 언급된 바와 같이, 광선 추적 프로세스는 렌더링될 장면에 대한 기하구조의 분포를 나타내는 광선 추적 가속 데이터 구조를 사용하여, 광선 추적 동작에 사용되는 광선에 의해 교차될 수 있는 장면에 대한 기하구조를 결정하고, 광선 추적 가속 데이터 구조는 복수의 노드들을 포함하고, 각각의 노드는 장면 내의 각자의 하나 이상의 볼륨들과 연관되고, 광선 추적 가속 데이터 구조는 종단 노드들의 세트를 포함하고, 종단 노드들의 세트는 종단 노드가 대응하는 볼륨을 점유하는 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 각자의 서브세트들을 표현한다. 그 경우, 광선 추적 프로세스는, 복수의 광선들에 대해, 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 수행하여, 어느 종단 노드들이 상기 광선들에 대해 교차될 수 있는 기하구조를 포함하는지를 결정하는 것, 및 이어서, 가속 데이터 구조의 종단 노드들에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트들과의 교차에 대해 광선들을 테스트함으로써, 장면에 대한 어느 기하구조(존재하는 경우)가, 광선들에 의해 교차되는지를 결정하는 것을 포함한다.
따라서, 바람직한 실시예들에서, 프로그램 내에 포함되는 하나 이상의 '광선-프리미티브' 교차 테스트 명령어들의 세트는, 테스트될 광선 추적 가속 데이터 구조의 주어진 종단 노드가 대응하는 볼륨을 점유하는 프리미티브들의 서브세트와의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 그룹 내의 광선들을 테스트하기 위해 제공된다. 따라서, 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트는, 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때, 바람직하게는, 그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 종단 노드에 의해 표현된 프리미티브들의 서브세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 하고; 종단 노드에 대한 교차 테스트의 결과는 광선 추적 동작을 위해 반환된다.
그 경우, 실행 스레드들의 그룹이 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대한 프로그램을 실행하고 있을 때, 실행 스레드가, 광선 추적 가속도 데이터 구조의 종단 노드와 관련하여 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트를 실행하는 것에 응답하여, 본 방법은, 테스트되는 종단 노드에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하는 단계; 및 광선 추적 동작을 위해 종단 노드에 대한 교차 테스트의 결과를 반환하는 단계를 포함한다.
설명의 용이함을 위해, 본 명세서에서 다양한 실시예들이 기술될 것이며, 여기서 테스트되는 프리미티브들의 세트는 광선 추적 가속 데이터 구조의 종단 노드에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트에 대응한다.
그러나, 바람직한 실시예들에서, 프리미티브들의 세트가 광선 추적 가속 데이터 구조의 주어진 종단 노드에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트에 대응하지만, 다른 배열들이 가능할 것이고, 프리미티브들의 세트는 장면에 대해 정의된 (바람직하게는 복수의) 프리미티브들의 임의의 적합하게 정의된 세트일 수 있다. 따라서, 실시예들에서, 테스트될 프리미티브들의 세트는 임의의 적합하고 바람직한 방식으로 광선-프리미티브 교차 테스트 동작에 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 프리미티브들의 세트는 장면에 대해 정의된 모든 프리미티브들일 수 있으며, 이때 광선들의 그룹은 이어서, 모든 프리미티브들에 대해 테스트된다(그러나 바람직하게는, 프리미티브들의 세트는 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 전부는 아닌 것, 즉, 서브세트일 것임).
이러한 방식으로, 예컨대, 적어도, 광선-프리미티브 테스트를 포함하는 광선 추적 동작이 개별 광선들과 관련하여 수행되는 다른 가능한 배열들 - 이러한 배열들은 따라서, 교차 테스트의 각각의 인스턴스에 대해 광선들 각각에 대한 요구되는 데이터를 로딩하기 위해 (그리고 후속으로, 작성하기 위해) 상당한 횟수의 메모리 액세스들을 요구할 수 있음 - 에 비해, 프리미티브들의 그러한 세트들에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하는 광선들의 그룹으로부터의 광선들을 테스트함으로써, 모든 광선들을 테스트하기 위해 요구될 수 있는 메모리 액세스 동작들의 전체 횟수를 감소시키는 것이 가능하다.
따라서, 이는 또한, 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 스레드들의 그룹에 대해 프로세싱 리소스가 공유될 수 있게 한다. 따라서, 예를 들어, 그리고 바람직한 실시예에서, 실행 스레드들의 그룹이 광선들의 그룹에 대한 광선 추적 동작을 함께 수행하게 함으로써, 광선 추적 동작은, 예컨대, 어느 노드들이, 광선들의 그룹 내의 광선들에 의해 잠재적으로 교차되는 기하구조와 연관되는지를 (그리고 이에 따라, 어느 노드들/기하구조가 광선 추적(예컨대, 순회) 동작을 위해 (다음에) 테스트될 필요가 있는지를) 추적하는, 광선들의 그룹에 대한 단일의 공통 데이터 구조(예컨대, '순회 기록')를 사용하여 관리될 수 있다.
다시, 이는, 예컨대 광선들이 순회 동작을 독립적으로 수행하고 있는 경우에 요구될 수 있는 바와 같은, 예컨대 각자의 데이터 구조들(예컨대, 스택들)이 개별 광선들에 대해 제공되는 다른 가능한 배열들에 비해, 메모리 대역폭을 추가로 감소시킬 수 있는데, 이는 바람직한 실시예들에서, 광선들의 전체 그룹에 대한 광선 추적 동작을 관리하여, 이에 따라, 메모리 액세스들의 횟수를 감소시키는 단일 데이터 구조(예컨대, 어느 노드들(기하구조)이 광선들의 그룹 내의 광선들에 의해 교차되는지의 공통 기록 - 이러한 기록은 대체적으로 임의의 적합한 형태를 취할 수 있지만, 바람직한 실시예에서, '스택'의 형태로 있음)가 있기 때문이다.
이는 또한, 바람직한 실시예들에서, 로컬 레지스터들을 통해 광선 추적 동작을 관리하는 것을 용이하게 하여, 다시 외부 메모리에 액세스할 필요성을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 그리고 바람직한 실시예들에서, 광선 추적 동작은, 하기에서 추가로 설명되는 바와 같이, 광선들의 그룹에 대한 공유 기록('순회' 데이터 구조, 예컨대 스택)이 유지되는 실행 스레드 그룹에 할당되는 공통 레지스터들의 세트를 통해 관리될 수 있다.
따라서, 본 명세서에 설명된 기술에 따른 접근법은, 특히 메모리 대역폭을 감소시키는 것과 관련하여 다양한 이득들을 제공할 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술에서, 광선-프리미티브 교차 테스트가 수행될 것을 요구하는 광선 추적 동작은 복수의 광선들의 그룹에 대해 함께 수행된다. 특히, 본 명세서에 설명된 기술의 광선 추적 동작은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 적합한 셰이더 프로그램에 의해 트리거되며, 이때 개별 스레드들은 복수의 광선들의 그룹 내의 각자의 광선들에 대한 광선 추적 동작을 수행한다. 실행 스레드들의 그룹은 바람직하게는, 광선 추적 동작이 완료될 때까지 전체로서 '활성'을 유지한다.
이를 용이하게 하기 위해, 바람직하게는, 적어도, 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 그룹 내의 광선들에 대한 요구되는 광선-프리미티브 교차 모두가 완료될 때까지, 실행 스레드들이 함께 활성 상태에 있고 활성 상태로 유지되게 하는 프로그램 내에 하나 이상의 명령어들이 포함된다.
이는 원하는 대로 임의의 적합한 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 프로그램 명령어들은, 스레드들이 분기되거나 종료되게 하지 않고, 이에 따라, 광선 추적 동작을 위한 활성 상태로 유지되는 것이 보장되도록 배열될 수 있다. 또는, 그리고 일부 바람직한 실시예들에서, 실행될 때, 실행 스레드 그룹에서 모든 실행 스레드들이 활성 상태에 있게 하는 (예컨대, 실행 스레드 그룹 내의 실행 스레드가 종료된 경우, 광선-프리미티브 교차 테스트가 수행될 것을 요구하는 광선 추적 동작에 대해 스레드가 활성 상태로 다시 돌아갈 수 있도록 하는) 명시적 명령어들 또는 명령어 수정자들이 프로그램 내에 포함될 수 있다.
다시 말해서, 본 명세서에 설명된 기술에서, 복수의 광선들의 그룹에 대한 전체 실행 스레드 그룹은 바람직하게는, 광선 추적 동작 동안, 복수의 광선들의 그룹 내의 주어진 광선이 광선 추적 가속 데이터 구조 내의 어떠한 기하구조와도 교차하지 않는다(따라서, 원칙적으로는, 그 광선을 프로세싱하는 실행 스레드가 그 지점으로부터 회수/종료될 수 있다)고 결정되더라도, 복수의 광선들의 그룹 내의 모든 광선들이 그룹으로서 광선 추적 동작을 함께 효과적으로 수행하도록 '활성'으로 유지된다.
특히 바람직한 실시예에서, 광선-프리미티브 테스트를 요구하는 광선 추적 동작은, 광선 추적 가속 데이터 구조를 순회하여, (적합한 '광선-볼륨' 교차 테스트를 수행함으로써) 어느 종단 노드들이, 광선들에 의해 잠재적으로 교차되는 기하구조를 표현하는지를 결정하는 단계, 및 ('광선-프리미티브' 교차 테스트를 수행함으로써) 실제 기하구조 교차를 결정하는 단계 둘 모두를 포함하는 전체 순회 동작의 일부이다.
예를 들어, 광선 추적 동작은 바람직하게는, 광선들의 그룹에 대한 광선 추적 가속 데이터 구조를 순회하는 것, 및 광선 추적 가속 데이터 구조의 노드들에 의해 표현되는 볼륨들과의 교차에 대해 광선들을 테스트함으로써('광선-볼륨' 교차 테스트), 어느 노드들이, 광선들에 의해 잠재적으로 교차되는 기하구조를 포함하는지를 결정하는 것을 포함한다. 이러한 초기 순회 동작은, 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 각자의 서브세트들을 표현하는 광선 추적 가속 데이터 구조의 개별 종단 노드들에 이르기까지, 예컨대 최저 레벨에서, 수행된다. 상기에 언급된 바와 같이, 이러한 순회는 바람직하게는, 광선들의 그룹에 대해 함께 수행된다.
따라서, 초기 순회 동작의 결과는, 어느 종단 노드들이, 순회 동작을 함께 수행하는 광선들의 그룹으로부터의 광선 또는 광선들에 의해 잠재적으로 교차되는 기하구조(즉, 프리미티브들의 서브세트들)를 표현하는지를 결정하는 것이다. 이어서, 예컨대 본 명세서에 설명된 기술의 광선-프리미티브 교차 테스트를 수행함으로써, 광선에 의해 교차되는 것으로 결정된 주어진 종단 노드에 의해 표현되는 어느 프리미티브들이, 광선에 의해 실제로 교차되는지가 결정된다.
바람직하게는, 이러한 동작들은 모두, 동일한 순회 동작의 일부로서 수행되며, 따라서, 광선들의 그룹에 대한 순회 동작을 수행하는 스레드들의 그룹은 초기 순회(광선-볼륨 교차 테스트를 포함함) 및 광선-프리미티브 교차 테스트 둘 모두에 대해 활성으로 유지된다.
따라서, 바람직한 실시예들에서, 광선들의 그룹에 대한 광선 추적(순회) 동작을 수행하는 실행 스레드 그룹은, 요구되는 광선-볼륨 및 광선-프리미티브 교차 테스트 둘 모두를 포함하는 전체 순회 동작을 위해 활성으로 유지된다. 즉, (그룹 내의 광선들 각각에 대한) 실행 스레드들 각각은 바람직하게는, 전체로서 광선들의 그룹이, 잠재적으로 교차되는 기하구조를 어느 종단 노드들이 포함하는지의 결정, 및 어느 기하구조(존재하는 경우)가, 광선들에 의해 실제로 교차되는지의 후속 결정들 둘 모두를 포함하는 광선 추적 가속 데이터 구조의 전체 순회를 완료할 때까지, 광선 추적(순회) 동작을 위한 프로그램을 계속해서 실행하도록(즉, 실행 스레드 그룹 내의 모든 스레드들이 '활성' 상태에 있고 그렇게 '활성' 상태로 유지되도록) 배열된다.
어느 종단 노드들이, 광선에 의해 잠재적으로 교차되는 기하구조를 포함하는지를 결정하기 위한 초기 순회 동작은, 예컨대 해당 광선 추적 가속 데이터 구조의 형태에 따라, 원하는 대로 임의의 적합한 방식으로 수행될 수 있다.
예를 들어, 상기에 언급된 바와 같이, 이는 바람직하게는, 전체 광선 추적(순회) 동작의 일부로서, 광선-프리미티브 교차 테스트를 요구하는 동일한 셰이더 프로그램의 일부로서 트리거된다. 따라서, 바람직하게는, 순회 동작을 수행하기 위한 셰이더 프로그램은 하나 이상의 '광선-볼륨' 교차 테스트 명령어들을 포함하며, 명령어들은, 실행될 때, 그래픽 프로세서로 하여금, 순회 동작 동안 테스트될 노드와 연관된 볼륨들(예컨대, 자식 볼륨들의 세트)과의 교차에 대해 순회 동작을 함께 수행하는 광선들의 그룹 내의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 할 것이다.
따라서, 실시예들에서, 본 방법은, 광선 추적 가속 데이터 구조 순회를 수행하기 위한 프로그램 - 프로그램은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 것이고, 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 순회 동작을 수행함 - 내에, 실행 스레드들의 그룹 내의 실행 스레드들이, 적어도, 장면에 대한 어느 기하구조(존재하는 경우)가, 광선들에 의해 교차될 수 있는지를 결정하기 위한 순회 동작이 실행 스레드들의 그룹에 의해 프로세싱되는 광선들의 그룹 내의 모든 광선들에 의해 완료될 때까지 활성 상태로 있게 하여, 광선들의 그룹이 순회 동작을 함께 수행하게 하는 하나 이상의 명령어들의 세트를 포함시키는 단계; 및 또한, 프로그램 내에, 순회 동작 동안 테스트될 광선 추적 가속 데이터 구조의 주어진 노드와 연관된 하나 이상의 볼륨들과의 교차에 대해 광선들을 테스트하기 위한 하나 이상의 '광선-볼륨 테스트' 명령어들의 세트 - 이러한 '광선-볼륨 테스트' 명령어들의 세트는, 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때, 그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 노드와 연관된 하나 이상의 볼륨들과의 교차에 대해 순회 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 하게 할 것임 -; 및 순회 동작을 위해 노드에 대해 반환될 교차 테스트의 결과를 포함시키는 단계를 추가로 포함한다.
실행 스레드들의 그룹이, 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대한 프로그램을 실행하고 있을 때, 실행 스레드들이, 광선 추적 가속 데이터 구조의 노드와 관련하여 하나 이상의 '광선-볼륨 테스트' 명령어들의 세트를 실행하는 것에 응답하여, 실행 유닛은 테스트되는 노드와 연관된 하나 이상의 볼륨들과의 교차에 대해 순회 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하는 것을 트리거할 것이고; 순회 동작을 위한 노드에 대한 교차 테스트의 결과가 반환될 것이다.
따라서, 본 명세서에 설명된 기술에 따른 광선 추적 동작은 바람직하게는, 광선 추적 가속 데이터 구조의 노드들을 통과하고, 이에 따라, 테스트될 현재 노드가 내부 노드인지 아니면 종단 노드인지에 따라, 광선-볼륨 또는 광선-프리미티브 교차 테스트 중 어느 하나를 수행하는 순회 동작이다.
일부 바람직한 실시예들에서, 광선 추적 가속 데이터 구조의 하나의(제1) '분기'에 대한 특정 종단 노드와 관련한 광선-프리미티브 테스트는, 어느 다른 종단 노드들(존재하는 경우)이 광선들에 의해 교차될 수 있는지를 결정하기 위해 순회 동작이 트리 구조의 모든 분기들을 완전히 통과하기 전에 수행될 수 있다. 예를 들어, 순회 동작은, 잠재적으로 교차되는 분기에 대한 임의의 기하구조가 있는지 여부를 결정하기 위해 순회가 바람직하게는 트리 구조의 제1 분기 아래까지 작동하고, 이어서, 그 분기에 대한 실제 기하구조 교차들을 다음(즉, 인접) 분기로 이동하기 전에 결정하는 등으로 진행하도록 수행될 수 있다.
그러나, 다른 배열들이 가능할 것이고, 또한, 예를 들어, 광선-프리미티브 테스트가 수행될 것을 요구하는 광선 추적 동작은 초기 순회 동작에 대해 후속적이고 그와 개별적이어서, 종단 노드들 중 어느 종단 노드가 광선들에 의해 잠재적으로 교차되는 기하구조를 표현하는지를 결정하도록 할 수 있다는 것이 고려된다. 그 경우, 광선들은 광선-프리미티브 테스트를 위해 재그룹화될 수 있다(그러나, 바람직하게는, 광선들은 재그룹화되지 않음).
(그것이 수행될 때) 그것이 수행되는 어떤 방식으로든, 초기 순회 동작의 전체 효과는, 어느 종단 노드들이, 광선 추적 동작에 사용되는 광선 또는 광선들에 의해 잠재적으로 교차되는 기하구조를 포함하는지를 결정하는 것이다. 일단, 예컨대 종단 노드로 데이터 구조를 순회시킴으로써, 그 종단 노드가, 잠재적으로 교차되는 기하구조를 포함한다고 결정되었다면, 광선-프리미티브 교차 테스트는 실제 기하구조 교차들(존재하는 경우)을 결정하도록 수행될 수 있다(그리고 수행됨).
더욱이, 본 명세서에 설명된 기술에 따른 광선 추적 프로세스는 광선 추적 가속 데이터 구조를 전혀 사용할 필요가 없으며, 이 경우, 광선-프리미티브 테스트가 수행될 것을 요구하는 광선 추적 동작은 순회 동작을 전혀 따르지 않을 것이다. 그 경우, 광선 추적 동작은 임의의 적합한 광선 추적 프로세스의 일부일 수 있고, 예컨대 광선들의 그룹에 대해 테스트될 프리미티브들의 적합한 세트들을 식별하기 위한, 임의의 다른 적절한 단계들을 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술의 요건들을 조건으로 하여, 광선-프리미티브 교차 테스트는 원하는 대로 임의의 적합한 방식으로 수행될 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술에서, 광선-프리미티브 교차 테스트는, 전체로서 광선들의 그룹에 대해 수행되는 광선 추적 동작의 일부로서 수행된다. 따라서, 광선들의 그룹 내의 하나 이상의 (그리고 바람직하게는 복수의) 광선들은, 테스트될 프리미티브들의 세트(예컨대, 테스트될 종단 노드에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트) 내의 프리미티브들 각각에 대해 교차에 대해 테스트될 수 있다. 따라서, 바람직하게는, 광선-프리미티브 교차 테스트는, 광선-프리미티브 교차 테스트가 수행될 프리미티브들의 세트(또는 '배치(batch)')를 정의하는 적합한 데이터와 함께, 테스트될 하나 이상의 광선들의 세트를 정의하는 적합한 데이터를 로딩하는 것을 수반한다.
따라서, 본 명세서에 설명된 기술에 따르면, 광선-프리미티브 교차 테스트에 대한 입력들은 바람직하게는 하기를 포함한다:
광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들의 세트; 및
광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹에 대해 테스트될 (복수의) 프리미티브들의 세트.
상기에 언급된 바와 같이, 프리미티브들의 세트는 바람직하게는, 가속 데이터 구조의 주어진 종단 노드에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트에 대응한다. 따라서, 프리미티브들의 세트는 그들의 각자의 노드를 참조하여 식별될 수 있고, 이러한 노드는 그것이 표현하는 프리미티브들에 대한 적합한 포인터들을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 배열들이 가능할 것이다.
각각의 광선은 하기와 관련하여 정의될 수 있고, 바람직하게는 하기와 관련하여 정의된다: 테스트될 광선에 대한 원점(원래 위치(예컨대, x, y, z 좌표들)); 광선 추적 가속 데이터 구조를 순회할 광선의 (방향 벡터의) 방향; 및 광선이 순회할 범위(거리)(광선이 장면 안으로 순회할 (최소 및/또는 최대) 거리).
테스트를 위한 입력인 하나 이상의 광선들의 세트는, 일부 실시예들에서, 복수의 광선들의 그룹 내의 모든 광선들의 세트일 수 있다. 즉, 일부 경우들에 있어서, 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 전체 그룹은 테스트를 위해 입력되고, 이에 따라, 이어서, (광선들이 모두가 실제로 테스트될 필요가 있는지 여부에 관계없이) 테스트된다. 그러나, 이는 비교적 비효율적일 수 있다. 따라서, 다른 더 바람직한 실시예들에서, 테스트를 위해 입력되는 하나 이상의 광선들의 세트는 광선들의 전체 그룹 내로부터의 광선들의 서브세트를 포함하고, 서브세트는 해당 노드에 대해 테스트될 광선들의 서브세트를 포함한다(예를 들어, 이는, 예컨대 순회 동작 동안의 이전 테스트 인스턴스에서, 그들이, 노드와 연관된 하나 이상의 볼륨들과 잠재적으로 교차하는 것으로 밝혀졌기 때문임). 이는 적절히, 예컨대 복수의 광선들의 그룹 내의 어느 광선들이 해당 프리미티브들의 세트에 대해 테스트되어야 하는지를 식별하는 적합한 비트 '마스크'를 사용하여, 표시될 수 있다.
따라서, 복수의 광선들의 그룹 내의 어느 광선들이 프리미티브들의 세트에 대해 테스트되어야 하는지의 표시가 바람직하게는, 또한, 광선-프리미티브 교차 테스트에 대한 입력으로서 제공된다. 따라서, 광선-프리미티브 테스트 명령어가 프리미티브들(예컨대, 주어진 종단 노드에 의해 표현됨)의 세트에 대한 테스트를 트리거하도록 실행될 때, 그것은 바람직하게는, 광선 추적 동작을 수행하는 광선들의 그룹 내의 어느 광선들이 프리미티브들의 세트에 대해 테스트되어야 하는지의 표시(예컨대, 비트 마스크)를 사용하여 결정된다. 이어서, 원하는 광선-프리미티브 교차 테스트는 그 광선들에 대한 프리미티브들의 세트(및 그 광선들만) 등에 대해 수행되어, 어느 기하구조가 어느 광선들(존재하는 경우)에 의해 교차되는지를 결정할 수 있다.
바람직하게는, 광선-프리미티브 테스트는 반복적인 방식으로, 예컨대, 그리고 바람직하게는, 테스트될 프리미티브들의 세트 내의 제1 프리미티브를 선택하고, 이어서, 제1 프리미티브에 대해 테스트되고 있는 광선들의 세트 내의 광선들(각각)을 테스트하여 광선들 중 어느 광선들(존재하는 경우)이 제1 프리미티브와 교차하는지를 결정함으로써 수행된다. 일단 제1 프리미티브에 대한 광선-프리미티브 테스트가 완료되면, 이에 따라, 다음(제2) 프리미티브가 바람직하게는, 원하는 광선-프리미티브 테스트 모두가 수행될 때까지, 테스트를 위해 선택된다.
따라서, 바람직하게는, 테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들은 순서대로 개별적으로 테스트된다. 그러나, 다른 배열들이 가능할 것이다.
이와 관련하여, 본 명세서에 설명된 기술은, 일부 상황들에서, 프리미티브들의 주어진 세트 내의 모든 프리미티브들에 대해 모든 광선들을 테스트하는 것이 필요하지 않을 수 있다는 것을 인식한다.
그것은 또한, 광선-프리미티브 테스트를 조기에 종료하는 것이 필요한 경우, 예컨대 (예컨대, 제1) 광선-프리미티브 쌍에 대한 교차 테스트의 결과가 셰이더 프로그램에 의한 추가 프로세싱을 요구하는 경우일 수 있다.
이것의 일례는, 광선이 불투명하지 않은 프리미티브와 교차하는 것으로 결정될 때일 수 있으며, 광선이 불투명하지 않은 프리미티브와 교차한다고 결정한 것에 응답하여, 이어서, 이러한 결과는 불투명하지 않은 '히트(hit)'가 카운트되어야 하는지 여부를 결정하기 위해 셰이더 프로그램으로 반환될 수 있다.
따라서, 실시예들에서, 광선이 '불투명하지 않은' 프리미티브와 교차한다고 결정한 것에 응답하여, 결과는 바람직하게는 셰이더 프로그램으로, 예컨대, 그리고 바람직하게는 즉시, 반환되고, 따라서, 광선-프리미티브 교차 테스트 동작은 (테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 임의의 추가 프리미티브들을 테스트하지 않고) 조기에 종료된다.
바람직한 실시예들에서, 테스트될 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들은 이를 용이하게 하도록, 예컨대, 테스트될 프리미티브들의 세트 내의 임의의 불투명하지 않은 프리미티브들이 먼저 테스트되도록 정리된다.
예를 들어, 광선 추적 가속 데이터 구조가 사용되는 경우, 광선 추적 가속 데이터 구조는 바람직하게는, 이에 따라, 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들이 이러한 동작을 용이하게 하는 순서로 광선-프리미티브 테스트를 위해 제공되도록, 예컨대, 테스트될 프리미티브들의 세트 내의 임의의 불투명하지 않은 프리미티브들이 먼저 테스트되도록 구성된다(그리고 생성됨). 이러한 방식으로, (예컨대, (불투명하지 않은) 프리미티브 상에 히트가 있을 때, 이것이, 프리미티브가 불투명하지 않아서, 히트가 카운트되어야 하는지의 여부를 즉시 확인하기 위해 셰이더 프로그램으로 반환될 필요가 있도록 하기 때문에) 주어진 프리미티브에 대한 광선-프리미티브 테스트의 결과가 잠재적으로, 광선-프리미티브 교차 테스트 동작이 조기에 완료되게 할 수 있는 경우, 그 프리미티브는 바람직하게는, 테스트되는 프리미티브들의 세트의 시작을 향해 테스트된다. 이는, 예컨대, 광선-프리미티브 교차 테스트 동작의 일부로서 임의의 그러한 불투명하지 않은 히트들을 관리하거나 추적하려고 시도하는 것에 비해, 복잡성을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
따라서, 실시예들에서, 테스트되는 프리미티브들의 세트가 하나 이상의 불투명하지 않은 프리미티브들을 포함할 때, 이들은 바람직하게는 먼저 테스트된다.
프리미티브들을 정리하기 위한 다른 배열들 및 유사한 규칙들이 또한 가능할 수 있다.
그러나, 이것이 구현되는 실제 광선-프리미티브 교차 테스트 자체는 원하는 대로 임의의 적합한 방식으로, 예컨대 광선 추적 프로세스들에 대한 일반적인 방식으로 수행될 수 있다.
이것의 일부로서, 일정 광선이, 장면에 대해 정의된 단일 프리미티브와만 교차하는 것으로 결정되는 것이 요망될 수 있다(또는 요구될 수 있음)(그렇지 않은 경우, 이는 최종 렌더링 출력에 다양한 아티팩트들을 도입할 수 있기 때문임). 따라서, (초기) 광선-프리미티브 교차 테스트가, 광선이 2개 이상의 프리미티브들 사이의 에지 또는 정점과 같은 공유 경계와 교차한다고 결정할 때, 바람직하게는, 결과(즉, 광선이 프리미티브와 교차함)가 프리미티브들 중 단 하나의 프리미티브에 대해서만 보고됨을 보장하기 위해, 적합한 타이-브레이킹 메커니즘이 사용된다. 이러한 문제는 때때로 "수밀성(watertightness)"으로 지칭된다.
이는, 예컨대 광선-프리미티브 교차 테스트를 더 높은 해상도, 예컨대 64x에서 반복하여, 어느 프리미티브가 실제로 교차되는지를 식별하려고 시도함으로써 해결될 수 있다. 그러나, 이는, 특히, 단지 그러한 에지 사례들을 해결하는 데에만 더 높은 해상도가 필요하지만, 이러한 솔루션이 모든 후속 프로세싱도 또한 더 높은 해상도에서 수행하는 것을 필요로 할 것이기 때문에, 비교적 비효율적일 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술에서, 프리미티브들이 바람직하게는, 반복적인 방식으로 테스트되어, 각각의 프리미티브가 별개로, 예컨대 다른 프리미티브들에 대한 결과의 지식 없이 테스트되도록 하기 때문에, 타이-브레이킹 스킴은 바람직하게는, 그 스킴이 기하구조에 기초하여(단독으로), 예컨대, 그리고 바람직하게는, 프리미티브들이 테스트되는 순서와는 독립적으로, 2개의 프리미티브들 사이에서 해결할 수 있음을 보장할 결정론적 결과를 제공할 것이다. 따라서, 실시예들에서, 타이-브레이킹 스킴은 광선이 프리미티브의 에지와 교차한다고 결정한 것에 응답하여, 단일 프리미티브에 대해 적용될 수 있다(그리고 바람직하게는 적용됨). 이어서, 타이-브레이킹 스킴은, 광선 및 프리미티브 자체의 속성들에 순수하게 기초하여, 광선이 프리미티브의 내부에 있는지 아니면 그 외부에 있는지를 결정한다.
바람직한 실시예들에서, 이는 하기와 같은 테스트를 사용하여 수행된다. 먼저, 수직-광선 벡터가 얻어지는데, 예컨대, 계산되는데, 이러한 수직-광선 벡터는 광선의 방향(벡터)에 수직이다. 이는 광선-프리미티브 테스트에 대한 입력으로서 로딩되는 광선의 방향으로부터 계산될 수 있다.
이어서, 테스트될 에지에 대한 에지 벡터가 얻어지는데, 예컨대 계산되는데, 즉, 광선-프리미티브 교차 테스트가 결정한 에지가 광선에 의해 교차된다. 따라서, 에지 벡터는 에지의 방향을 따르는 벡터이다. 이는 정점들을 감산함으로써 계산될 수 있다. 에지 벡터는 예컨대, 제1-제2-제3으로 정리되는 3개의 정점들에 의해 정의된 프리미티브 내의 제1 정점과 제2 정점 사이의 에지 벡터가, 제2 벡터로부터 제1 벡터를 감산함으로써 결정되도록, 예컨대 정점들을 그들의 와인딩 순서(winding order)로 감산함으로써, 동일한 관점에서 결정되어야 한다. 그러나, 에지 벡터가 일관된 방식으로 결정되는 한, 다른 배열들이 가능할 것이다.
이어서, 이러한 벡터들의 스칼라적(내적)이 얻어지고, 스칼라적(내적)의 부호에 기초하여, 이어서, 광선이 프리미티브의 내부 또는 외부 중 어느 하나에 있다고 결정된다. 광선이 2개의 에지들 사이의 정점과 교차하는 것으로 결정되는 경우들에 있어서, 이러한 테스트는 바람직하게는, 정점을 정의하는 에지들 둘 모두에 대해 수행되며, 다시, 이때, 스칼라적(내적)의 부호는 광선이 프리미티브의 내부에 있는 것으로 결정되는지 아니면 외부에 있는 것으로 결정되는지를 결정한다. 예를 들어, 스칼라적(내적)이 포지티브인 경우, 광선은 프리미티브의 내부에 있는 것으로 카운트될 수 있는 반면, 스칼라적(내적)이 네거티브인 경우, 광선은 프리미티브의 외부에 있는 것으로 카운트될 수 있다.
이러한 방법은 그 자체로 신규하고 유리할 수 있다고 여겨진다.
따라서, 본 명세서에 설명된 기술의 다른 태양으로부터, 프리미티브와의 교차에 대해 광선을 테스트하기 위한 방법이 제공되며, 여기서 프리미티브는 정점들의 세트와 관련하여 정의되고, 이때 에지들은 프리미티브의 정점들을 연결하며, 본 방법은,
광선이 프리미티브의 에지와 교차한다고 결정한 것에 응답하여,
광선의 방향에 수직인 수직-광선 벡터를 결정하는 단계;
광선이 교차하는 에지의 방향의 에지 벡터를 결정하는 단계;
수직-광선 벡터와 에지 벡터의 내적을 결정하는 단계; 및
내적의 부호에 따라 광선이 프리미티브의 내부 또는 외부 중 어느 하나에 있다고 결정하는 단계를 포함한다.
이러한 타이-브레이킹 테스트는 바람직하게는, 광선-프리미티브 교차 테스트로부터 광선이 프리미티브의 에지와 교차한다고 결정된 것에 응답하여, 그리고 그렇게 결정될 때마다 수행된다. 광선이 프리미티브의 정점과 교차하는 경우, 이러한 테스트는 바람직하게는, 정점을 정의하는 2개의 에지들 각각에 대해 수행되며, 이때 이어서, 내적들 둘 모두의 부호들은 광선이 프리미티브의 내부에 있는지 아니면 외부에 있는지를 결정하는 데 사용된다(예컨대, 내적들 둘 모두가 포지티브인 경우, 광선은 내부에 있는 것으로 결정됨).
스칼라적(내적)이 정확히 0인 경우들에 있어서, 추가 해결 단계가 요구될 수 있다. 바람직하게는, 이는 에지를 정의하는 프리미티브의 2개의 정점들과 연관된 하나 이상의 데이터 값들의 비교를 수반한다. 예를 들어, 정점들은 3개의 좌표들과 관련하여 표현될 수 있는데, 예컨대 이때, 각각의 좌표는 각자의 데이터 값으로서 표현된다. 이어서, 좌표들의 연결(concatenation)은 비교가 이루어질 수 있는 정점에 대한 특성 값을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 비교는 어떠한 기하학적 의미도 갖지 않고, 정점들의 임의의 다른 적합한 비교(또는 다른 그러한 메트릭)가 그러한 사례들을 해결하는 데 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
이러한 접근법은, 예컨대 하드웨어에서 용이하게 구현될 수 있는, 특히 효율적인 접근법을 제공한다.
예를 들어, 수직-광선 벡터를 사용함으로써, 테스트는, 예컨대, 스칼라적(내적)이 2개의 치수들(만)으로 수행되어, 이에 따라 계산 횟수를 감소시킬 수 있도록, (수직-광선 벡트의 Z-성분이 0인 좌표계에서) 광선의 관점에서 수행될 수 있다.
그러나, 다양한 다른 배열들이 가능할 것이다. 예를 들어, 스칼라적(내적)이 3개의 치수들로 계산될 것을 요구할 것이라는 점을 제외하면, 예컨대, 테스트되는 에지와 수직인 벡터 및 광선 방향을 사용하여, 유사한 타이-브레이킹 계산이 수행될 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술에 따르면, 전체 광선 추적 동작은 광선 추적 동작에 대해 적합한 셰이더 프로그램을 실행하는 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 수행된다. 특히, 그리고 상기에서 설명된 바와 같이, 본 명세서에 설명된 기술에서, 광선 추적 동작은 프로그램을 실행하는 실행 스레드들의 대응하는 그룹에 의해 프로세싱되고 있는 광선들의 전체 그룹의 가치에 대해 함께 수행된다.
그러나, 본 명세서에 설명된 기술에서 전체 광선 추적 동작을 수행하는 프로그램보다는, 바람직하게는, 순회 동안 광선 추적 가속 데이터 구조의 종단 노드들에 의해 표현되는 프리미티브들과 광선들 사이의 실제 교차 테스트를 수행하는 교차 테스트 회로가 제공된다. 따라서, 복수의 광선들의 그룹에 대한 순회를 수행하고 있는 실행 스레드 그룹 내의 실행 스레드들에 의해 실행될 때의 광선-프리미티브 테스트 명령어는 바람직하게는, 그래픽 프로세서로 하여금, 교차 테스트 회로가 복수의 광선들의 그룹 내의 광선들 중 하나 이상의 광선들의 요구되는 테스트를 수행하게 하도록 교차 테스트 회로에 메시징하게 한다.
즉, 바람직한 실시예들에서, 전체 광선 추적 동작은 광선 추적 동작을 수행하기 위해 그래픽 프로세싱 프로그램을 실행하는 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 수행된다. 그러나, 바람직한 실시예들에서, 프로그램이, 광선 추적 동작의 일부로서, 광선이 가속 데이터 구조의 주어진 종단 노드에 대해 테스트될 것을 요구할 때, '광선-프리미티브' 교차 테스트 명령어(들)는 프로그램 내에 적절하게 포함되어, 명령어들의 세트가 실행될 때, 실행 유닛이, 테스트될 프리미티브들의 세트(예컨대, 가속 데이터 구조의 노드들에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트들)와 광선들 사이의 요구되는 교차 테스트를 수행하도록 교차 테스트 회로에 메시징하게 하고 교차 테스트 회로를 트리거하게 할 수 있다.
이와 관련하여, 본 명세서에 설명된 기술은, 전술된 광선 추적 동작의 일부로서, 예컨대 가속 데이터 구조의 노드들에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트들과 광선들 사이에서 많은 교차 테스트들을 수행할 필요성이 여전히 있을 수 있다는 것을 인식한다. 따라서, 본 명세서에 설명된 기술은, 이러한 목적을 위해, 그래픽 프로세서에 의해 실행되고 있는 프로그램 내에 포함될 수 있는 하나 이상의 '광선-프리미티브' 교차 테스트 명령어들의 적절한 세트를 사용하여 호출될 수 있는 전용 교차 테스트 회로를 제공하는 것이 유익할 수 있다는 것을 인식한다.
다시 말해서, 예컨대 프로그래밍가능 실행 유닛이, 예컨대 광선에 의해 교차될 수 있는 기하구조를 결정하기 위해 가속 데이터 구조를 순회하는 것 및 이어서, 임의의 기하구조가 광선에 의해 실제로 교차되는지 여부를 결정하는 것을 포함한, 전체 광선 추적 광선 교차 결정 동작을 수행하기보다는, 프로그래밍가능 실행 유닛은 그 프로세싱의 일부, 및 특히(그리고 적어도), 테스트를 위해 제공된 프리미티브들의 세트들과 광선들 사이의 교차 테스트를 교차 테스트 회로로 오프로드한다.
이어서, 이는, (예컨대, 요구된 동작을 수행하도록 프로그래밍된 더 일반적인 프로그래밍가능 프로세싱 회로부를 사용하여 그 동작을 수행하기보다는) 그 목적을 위해 전용되는 회로(하드웨어)를 사용하여 광선 추적 동작(즉, 광선-프리미티브 교차 테스트 동작들)의 일부를 수행하는 효과를 갖는다. 이어서, 이는, 예를 들어 프로그래밍가능 프로세싱 회로를 사용하여 적절한 프로그램들을 실행함으로써 행해지는 배열들에 비해, 가속되고 더 효율적인 교차 테스트로 이어질 수 있다(이는, 예컨대 상이한 광선들에 대응하는 실행 스레드들에 대한 열악한 메모리 액세스 집약성으로 인해 비교적 비효율적일 수 있음).
따라서, 본 명세서에 설명된 기술에 따라 프로그램 내에 포함될 수 있는 전용 명령어의 사용은 그러한 교차 테스트 회로(하드웨어)의 사용을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 상기에서 설명된 바와 같이, 명령어는 셰이더 프로그램 내에 적합하게 통합될 수 있어, 그래픽 프로세서로 하여금, 하나의 테스트 인스턴스에서 복수의 광선들의 그룹 내의 다수의 광선들에 대한 광선-프리미티브 교차 테스트를 수행하도록 요구되는 바와 같이 교차 테스트 회로에 메시징하게 할 수 있다. 마찬가지로, 본 명세서에 설명된 기술의 방식으로 순회 동작을 위해 광선들을 함께 그룹화하는 것은, 상기에 설명된 바와 같이, 교차 테스트 회로가 한번에 테스트될 다수의 광선들에 대한 모든 관련 입력 데이터를 로딩하여, 그에 따라 메모리 대역폭을 절약할 수 있다는 것을 의미한다.
따라서, 본 명세서에 설명된 기술은 특히, 이러한 방식으로 전용 회로(하드웨어)의 사용을 용이하게 하여, 전체의 개선된(더 효율적인) 순회 동작을 제공한다.
그래픽 프로세서의 교차 테스트 회로는, 본 명세서에 설명된 기술에 따라 교차 테스트를 수행하도록 구성된 (실질적으로) 고정 기능 하드웨어 유닛(회로)일 것이고, 일 실시예에서, 그러한 유닛(회로)이다. 따라서, 교차 테스트 회로는 요구되는 동작들을 수행하기 위한 적절한 고정 기능 회로 또는 회로들을 포함할 것이지만, 그것은, 사용 시, 예컨대 원하는 경우, 일부 제한된 형태의 구성가능성을 포함하고 이를 가질 수 있다.
예컨대, 복수의 프로그래밍가능 실행 유닛들이 주어진(또는 단일) 교차 테스트 회로를 공유하도록 그리고/또는 주어진 프로그래밍가능 실행 유닛이 복수의 상이한 교차 테스트 회로들에 액세스하고, 이들과 통신하고 이들을 사용할 수 있도록 하는 단일 또는 복수의 교차 테스트 회로들이 있을 수 있다. 복수의 교차 테스트 회로들이 있는 경우, 각각의 그러한 회로는 일 실시예에서, 본 명세서에 설명된 기술의 방식으로 동작할 수 있다.
교차 테스트 회로(또는 회로들)는 또한, 요구되는 바와 같이 그래픽 프로세서의 프로그래밍 실행 유닛과 통신하기 위한 적합한 메시징 인터페이스를 가져야 하고, 바람직하게는, 이를 갖는다.
따라서, 본 명세서에 설명된 기술에서, 광선 추적 동작 동안, 순회 동작이 순회를 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹 내의 하나 이상의 광선들에 대해 수행될 광선-프리미티브 테스트 교차 동작을 요구할 때, 프로그래밍가능 실행 유닛은 바람직하게는, 해당 광선들에 대한 원하는 (광선-프리미티브) 교차 테스트를 수행하도록 교차 테스트 회로를 트리거한다.
바람직한 실시예들에서, 교차 테스트 회로는 또한, 순회 동작 동안 임의의 요구되는 광선-볼륨 교차 테스트를 수행한다. 그 경우, 교차 테스트 회로는 바람직하게는, 셰이더 프로그램이 관련 명령어들을 실행하는 것에 응답하여 적절하게 호출될 수 있는 전용 광선-볼륨 테스트 회로 및 전용 광선-프리미티브 테스트 회로를 포함한다. 따라서, 바람직한 실시예들에서, 순회 동작 동안 요구되는 임의의 및 모든 교차 테스트가 교차 테스트 회로로 오프로드된다. 그러나, 다른 배열들이 가능할 것이다. 예를 들어, 교차 테스트 회로가 모든 교차 테스트를 수행하게 하기보다는, 교차 테스트의 적어도 일부가 셰이더로 반환될 수 있다. 예를 들어, 이는 경계 교차들, 또는 다른 더 복잡한 교차 테스트 사례들을 해결하는 것을 다루기 위한 다른 방식일 수 있다. 즉, 교차 테스트 회로는 비교적 더 단순한 교차 테스트를 수행하기 위해(따라서, 그것이 교차 테스트의 대부분을 수행하도록) 전용될 수 있지만, 더 복잡한 에지 사례들의 경우, 교차 테스트 회로는 교차 테스트 동작을 조기에 종료할 수 있고, 이것이 행해졌다는 표시를 셰이더 프로그램으로 반환하여, 교차 테스트를 원하는 대로 수행하도록 셰이더 프로그램을 트리거할 수 있다.
교차 테스트 회로뿐만 아니라, 프로그래밍가능 실행 유닛, 예컨대, 원하는 경우, 로딩/저장 유닛(회로), 산술 유닛 또는 유닛들(회로(들)), 텍스처 맵퍼 등과 통신할 수 있는 다른 가속도계들(특수 목적 유닛들)이 또한 있을 수 있다.
교차 테스트 회로(들) 등과 프로그래밍가능 실행 유닛 사이의 통신은 원하는 대로 용이하게 될 수 있다. 일 실시예에서 다양한 유닛들 사이에 메시지들을 전달하기 위한 적절한 통신(메시징) 네트워크가 있다. 이 통신(메시징) 네트워크는 적합한 상호접속부/메시징 프로토콜을 사용하는 것과 같은, 임의의 원하는 통신 프로토콜 및 표준에 따라 동작할 수 있다.
따라서, 프로그래밍가능 실행 유닛이, 순회 동작이 수행되고 있는 복수의 광선들의 그룹 내의 하나 이상의 광선들에 대한 광선 추적 가속 데이터 구조의 주어진 종단 노드에 대해 교차 테스트를 수행할 것을 교차 테스트 회로에 요구할 때, 프로그래밍가능 실행 유닛은 바람직하게는, 교차 테스트 회로로 그 효과에 대한 메시지를 전송한다.
프로그래밍가능 실행 유닛으로부터 교차 테스트 회로로 전송되는 메시지는, 관련 교차 테스트 동작을 수행하도록 요구되는 정보를 포함해야 하고, 일 실시예에서, 이를 포함한다. 따라서, 그것은, 일 실시예에서, 예컨대 후술되는 바와 같이, 광선-프리미티브 교차 테스트에 대한 입력들 중 하나 이상을 나타내고, 일 실시예에서, 모든 입력들을 나타낸다.
적어도, 그래픽 프로세서가 복수의 프로그래밍가능 실행 유닛들을 포함하는 경우에, 메시지는, 일 실시예에서, 또한, 메시지의 발신자를 나타내어(즉, 이 프로그래밍가능 실행 유닛이 메시지를 전송하였음), 광선-프리미티브 교차 테스트의 결과가 올바른 프로그래밍가능 실행 유닛으로 반환될 수 있게 한다.
따라서, 교차 테스트 회로는, 프로그램 내에 포함되는 적절한 광선-프리미티브 교차 테스트 명령어(또는 명령어들의 세트)에 의해 원하는 대로 교차 테스트를 수행하기 위해 호출될 수 있다.
따라서, 바람직한 실시예들에서, 복수의 광선들의 그룹이 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하게 하기 위한 프로그램이 전술된 방식으로 생성되는 경우, 순회가, 광선-프리미티브 교차 테스트가 광선 추적 가속 데이터 구조의 노드와 관련하여 수행될 것을 요구할 때, 하나 이상의 광선-프리미티브 교차 테스트 명령어들의 적절한 세트가 프로그램 내에 포함될 수 있고, 이는, 실행될 때, 프로그래밍가능 실행 유닛으로 하여금, 교차 테스트 회로가 노드에 대해 요구되는 광선-프리미티브 교차 테스트를 수행하게 하도록(그리고 출력을 프로그래밍가능 실행 유닛으로 반환하게 하도록) 교차 테스트 회로에 메시징하게 할 것이다.
그러나, 다른 배열들이 가능할 것이다. 예를 들어, 교차 테스트를 수행하도록 하드웨어에 메시징하기보다는, 명령어는, 셰이더 프로그램으로 하여금, 교차 테스트가 적합한 셰이더 프로그램에 의해 수행되도록 요구된 교차 테스트를 구현하기 위해 적합한 서브루틴으로 점프하게 할 수 있다.
따라서, 실행 유닛이 광선-프리미티브 교차 테스트를 수행하도록 교차 테스트 회로에 메시징한 것에 응답하여, 교차 테스트 회로는 테스트를 위해 테스트되는 종단 노드에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트에 대한 프리미티브들을 정의하는 프리미티브 데이터의 세트를 로딩한다.
특히 바람직한 실시예에서, 교차 테스트 회로는 또한, 광선-프리미티브 교차 테스트 동작의 일부로서 전면/후면 및/또는 불투명성 컬링(culling)과 같은 하나 이상의 컬링 동작들을 수행한다. 이와 관련하여, 프리미티브 교차 테스트 동작 동안 로딩되는 프리미티브 데이터는 전형적으로, 히트 프리미티브까지의 거리 및 (예컨대) 전면/후면 컬링에 또한 사용될 수 있는 프리미티브의 무게중심 좌표들과 같은 정보를 이미 포함할 것이라는 것이 이해될 것이다. 따라서, 교차 테스트 회로가 그러한 컬링을 수행하는 것은, 이것이 임의의 그러한 정보를 재계산할 필요성 - 이는, 예컨대, 그리고 특히, 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 행해진 경우, 비교적 고가일 수 있음 - 을 덜어 줄 수 있기 때문에 특히 효율적일 수 있다.
따라서, 실시예들에서, 교차 테스트 회로는 로딩된 프리미티브 데이터를 사용하여 하나 이상의 컬링 동작들을 추가로 수행하며, 이때 컬링 동작들의 결과는 실행 유닛으로 반환된다.
마찬가지로, 전술된 타이-브레이킹 스킴은 바람직하게는, 또한, 광선-프리미티브 교차 테스트 동작의 일부로서 교차 테스트 회로에 의해 수행되는데, 이는 이러한 스킴이 비교적 효율적인 하드웨어 구현을 용이하게 하기 때문이다.
그러나, 다양한 다른 배열들이 가능할 것이고, 대체적으로, 프로세싱의 적어도 일부는 셰이더 프로그램과 교차 테스트 회로(이것이 제공되는 경우) 사이에 임의의 적합한 방식으로 공유될 수 있다.
따라서, 바람직하게는, 교차 테스트 회로는 광선-프리미티브 교차 테스트의 출력을 셰이더 프로그램에 제공하여, (예컨대, 어느 다른 기하구조(존재하는 경우)가 교차되는지를 적절하게 결정하도록 순회 동작을 계속함으로써, 또는, 일단 순회가 완료되었고 모든 기하구조 교차들이 수행되었다면, 샘플링 위치들이 가져야 하는 외관을 결정하도록 추가 프로세싱을 수행함으로써) 셰이더 프로그램이 이에 따라 광선 추적 동작을 계속할 수 있게 한다.
따라서, 주어진 종단 노드에 대한 광선-프리미티브 교차 테스트의 출력은, 종단 노드에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트 내의 어느 프리미티브들이 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹 내의 광선들에 의해(그리고 광선들 중 어느 광선들에 의해) 교차되는지의 표시(예컨대, 목록)이다.
광선 추적(순회) 동작을 관리하기 위해, 바람직하게는, 어느 노드들이, 광선들에 의해 잠재적으로 교차되는 기하구조를 포함하는 것으로 결정되었는지, 그리고 이에 따라, 어느 노드들이 다음에 테스트될 필요가 있는지 등을 표시하는 기록이 유지된다. 따라서, 순회 기록은 바람직하게는, 광선 추적 가속 데이터 구조의 어느 노드들이 테스트되어야 하는지(즉, 어느 노드들이, 순회 동작을 수행하는 복수의 광선들의 그룹 내의 광선에 의해 교차되는 것으로 결정된 볼륨들을 갖는지)의 표시들을 엔트리들로서 포함한다.
순회 기록은 대체적으로, 예컨대, 그러한 광선 추적 순회 동작들을 관리하는 데 사용하기에 적합할 수 있는 것과 같은, 임의의 적합한 형태를 취할 수 있지만, 바람직한 실시예에서, 순회 '스택'을 포함한다. 이어서, 순회 기록은 통과될 수 있으며, 이때 기록 엔트리들은 이에 따라 판독(팝핑)되고, 셰이더 프로그램에 제공되어 어느 노드들이 다음에 테스트될 것인지를 결정한다. 순회 스택의 경우, 이는 바람직하게는, '후입선출(last-in-first-out)' 스킴을 사용하여 관리되며, 이때 노드 교차들은 적절하게 스택으로 푸시되고/그로부터 팝핑된다. 그러나, 그와 관련하여 다양한 배열들이 가능할 것이다.
바람직하게는, 순회 기록은 광선 추적(순회) 동작을 함께 수행하는 광선들의 그룹에 대해 공유된다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 기술에서, 광선 추적 동작은 복수의 광선들의 그룹에 대해 함께 수행된다. 이는, 순회 기록이 (바람직하게는, 광선들의 그룹 내의 광선들을 프로세싱하는 대응하는 복수의 실행 스레드들에 대한 공유된 공통 레지스터들의 세트를 사용하여) 전체로서 복수의 광선들의 그룹에 대해 관리될 수 있고, 바람직하게는 관리된다는 것을 의미한다. 이는, 각각의 광선에 대한 개별 순회 기록들을 로딩/저장할 필요성이 없다는 것을 의미한다.
따라서, 이는, 예컨대 각각의 광선에 대한 별개의 기록을 유지하는 것에 비해, 메모리 대역폭 요건들을 추가로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 각각의 광선이 외부 메모리에 유지되는 자체 순회 기록을 갖는 것, 및 그래픽 프로세서가 각각의 광선에 대한 교차 테스트의 결과를 메모리 내의 그의 각자의(광선당) 기록에 항상 작성해야 하는 것보다는, 달리 행해질 수 있는 바와 같이, 본 명세서에 설명된 기술의 바람직한 실시예들에서, 순회가 전체로서 광선들의 그룹에 대해 수행되기 때문에, 그룹 내의 광선들에 대한 교차 테스트의 결과는 순회를 수행하는 복수의 광선들의 그룹을 프로세싱하고 있는 실행 스레드 그룹에 대해 할당된 로컬 레지스터들의 세트에서 바람직하게 유지되는 공유 순회 기록으로 작성될 수 있어(그리고 바람직하게는 작성되어), 예컨대 메모리로부터 개별 광선들에 대한 각자의 기록들에서 반복적으로 판독해야 하는 것보다, 복수의 광선들의 전체 그룹에 대한 순회 기록이 관리되도록 하여, 이에 따라 메모리 대역폭을 감소시킬 수 있다.
이러한 방식으로, 순회 스택은 바람직하게는, 레지스터들, 바람직하게는 온-칩을 통해 (전적으로) 관리될 수 있으며, 이때 스택은 오버플로우의 이벤트 시에 레지스터들로부터 메모리로 작성된다.
따라서, 바람직한 실시예들에서, 순회 스택은 바람직하게는 전적으로, 스레드 그룹에 대한 할당된 레지스터들을 사용하여 관리된다. 이러한 방식으로, 그렇게 하는 것이 가능한 경우, 순회 기록의 상태는 전적으로 그래픽 프로세서에 국부적으로 보유되어, 이에 따라, 메모리 대역폭을 감소시킬 수 있다. 데이터 구조들의 크기는, 적어도 정상적인 동작에서, 이것이 그 사례라는 것을 보장하려고 시도하도록 설계될 수 있다. 그 경우, 광선-볼륨 교차 테스트의 출력(즉, 광선에 의해 교차되고, 이에 따라, 순회 동작을 위해 테스트될 필요가 있는 노드(볼륨들))은 바람직하게는, 메모리에 기록되지 않고서 순회 기록으로 푸시된다.
바람직하게는, 교차 테스트의 출력은, 기록에 대한 교차 테스트의 결과를 기록하는 것이 기록의 오버플로우를 야기할 때에만 메모리에 기록된다. 예를 들어, 순회 기록은 대체적으로, (예컨대, 그리고 특히, 그것이 전형적으로 고정 크기를 갖는 레지스터들을 사용하여 관리되는 경우) 유한 개수의 엔트리들을 갖는다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서, 순회 기록은 8-엔트리 깊이일 수 있다.
따라서, 광선-볼륨 테스트 결과들의 특정 인스턴스가 다수의 교차들을 초래하는 경우, 결정된 교차들 각각에 대한 결과를 기록하는 것은 순회 기록이 오버플로우되게 할 수 있다. 그 경우, 전체 순회 기록은 바람직하게는 오버플로우 출력에 복사되고, 예컨대, 그리고 이어서, 그것의 현재 형태로 메모리에 작성될 수 있다. 이어서, 오버플로우 상태의 적합한 표시자가 바람직하게는, 출력되어 순회 기록 내로 포함되어, 오버플로우 때문에 메모리에 작성된 엔트리들이 테스트를 위해 다시 로딩되어 스택 내로의 엔트리들을 허용할 수 있게 한다. 따라서, 기록 오버플로우의 이벤트 시에, 현재 기록은 메모리에 기록되고, 이어서, 클리어되며, 이것이 발생했다는 표시가 기록 내에 포함된다.
예를 들어, 그리고 바람직하게는, 오버플로우 상태는 또한, 교차 테스트를 위한 출력으로서 (항상) 반환된다. 기록이 바람직하게는 전체로서 작성되기 때문에, 오버플로우 출력은 항상 0인 것 또는 0이 아닌 것 중 어느 하나일 것이고, 따라서, (예컨대, 어느 푸시들이 오버플로우를 유발했는지 등을 식별하려고 시도하기보다는) 오버플로우가 언제 발생했는지를 검출하는 것이 쉽다.
따라서, 본 명세서에 설명된 기술에서, 순회 기록은 바람직하게는, 오버플로우 상황들 이외에서 외부 메모리에 반드시 액세스해야 할 필요 없이, 레지스터들을 통해 국부적으로 유지된다.
바람직한 실시예들에서, 순회 기록은 광선-볼륨 및 광선-프리미티브 교차 테스트 둘 모두를 포함하는 전체 광선 추적(순회) 동작을 관리한다. 따라서, 광선-프리미티브 교차 테스트의 결과는 바람직하게는 순회 기록으로 반환된다. 따라서, 순회 기록의 최종 상태는 바람직하게는, 어느 프리미티브들이 어느 광선들에 의해 교차되는지를 나타내는 목록일 것이다.
따라서, 상기의 것들 모두의 효과는 바람직하게는, 더 효율적인 광선-프리미티브 테스트 동작을 제공하는 것이다.
본 명세서에 설명된 기술은 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임이 광선 추적 프로세스를 이용하여 렌더링되고 있는 상황에 관한 것이다.
이 프로세스에서, 렌더링되는 프레임은 샘플링 위치들의 어레이를 포함할 것이고, 일 실시예에서 포함하며, 광선 추적 프로세스는 샘플링 위치들의 각각을 렌더링하는 데 사용되어 원하는 장면의 뷰를 표현하는 출력 프레임(이미지)을 제공하도록 할 것이다(캐스팅되는 각각의 광선들은 프레임에 대한 각각의 샘플링 위치들에 대응하고, 프레임에 대한 각각의 샘플링 위치들을 렌더링 및 렌더링할 때 사용됨).
본 명세서에 설명된 기술은 임의의 형태의 광선 추적 기반 렌더링에 사용될 수 있다.
따라서, 예를 들어, 본 명세서에 설명된 기술은 "전체" 광선 추적 프로세스가 장면을 렌더링하는 데 사용되는 동안 그리고 사용될 때 사용될 수 있는데, 즉 여기서 소위 "일차" 광선들이 시점(카메라)으로부터 이미지 프레임 내의 샘플링 위치를 통해 캐스팅되어 장면 내의 객체들과의 광선의 교차를 결정하는, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 각각의 광선에 대하여, 광선이 교차하는 장면 내의 가장 가까운 객체(광선의 "제1 교차 지점")를 결정한다. 프로세스는 장면 내의 객체들과의 일차 광선들의 각각의 제1 교차 지점들로부터의 추가(이차) 광선들을 캐스팅하는 단계, 및 추가적으로 샘플링 위치들의 렌더링을 결정 시 이차 광선들에 대하여 교차 데이터를 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
이 경우에, 본 명세서에 설명된 기술의 방식의 동작은 장면 내의 객체들과의 일차 및 이차 광선들 둘 모두의 교차를 분석할 때 그리고 그 동안 사용될 수 있고, 일 실시예에서 사용된다.
본 명세서에 설명된 기술은 또한 소위 "하이브리드" 광선 추적 렌더링 프로세스들에 대하여 사용될 수 있는데, 예컨대 여기서 렌더링을 수행할 때 광선 추적 및 래스터화 프로세스 둘 모두가 수행된다(예컨대 전체 광선 추적 프로세스의 단계들 중 일부만이 수행되고, 래스터화 프로세스 또는 프로세스들은 "전체" 광선 추적 프로세스의 다른 단계들을 구현하는 데 사용됨). 예를 들어, 예시적인 하이브리드 광선 추적 프로세스에서, 장면 내의 객체들과의 일차 광선들의 각각의 제1 교차는 래스터화 프로세스를 이용하여 결정될 수 있지만, 이어서 장면 내의 객체들과의 일차 광선들의 결정된 각각의 제1 교차 지점들로부터의 하나 이상의 추가(이차) 광선들의 캐스팅은 광선 추적 프로세스를 이용하여 수행된다.
이 경우에, 본 명세서에 설명된 기술의 방식의 동작은 장면 내의 객체들과의 이차 광선들의 교차를 분석할 때 그리고 그 동안 사용될 수 있고, 일 실시예에서 사용된다.
본 명세서에 설명된 기술에서 수행되는 프레임의 광선-추적 기반 렌더링은 프로그래밍가능 실행 유닛으로 하여금 필요한 광선 추적 렌더링 프로세스를 수행하게 할(그리고 수행하게 하는) 그래픽 프로세싱 프로그램을 실행시키는 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 트리거되고 수행된다.
따라서, 실행 시 원하는 광선 추적 렌더링 프로세스를 수행할 프로그램 명령어들의 세트(시퀀스)를 포함하는 그래픽 셰이더 프로그램 또는 프로그램들은 그래픽 프로세서에 발행되고 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 것이다. 셰이더 프로그램(들)은 특정 광선 추적 기반 렌더링 동작들을 수행하는 데 필요한 명령어들만을 포함할 수 있거나, 또는, 예컨대, 원하는 경우, 다른 셰이딩 동작들을 수행하기 위한 다른 명령어들을 또한 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술의 방식으로 특정 동작을 수행하면, 원하는 광선 추적 프로세스를 수행하기 위한 셰이더 프로그램의 실행은 임의의 적합한, 그리고 바람직한 방식으로, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 해당 그래픽 프로세서 및 그래픽 프로세싱 시스템 내의 셰이더 프로그램들의 실행에 따라, 달리 수행될 수 있다.
따라서, 그래픽 프로세서(그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛)는 렌더링될 프레임의 복수의 샘플링 위치에 대해, 그리고 일 실시예에서, 각각의 샘플링 위치에 대해, 원하는 광선 추적 렌더링 프로세스를 수행하기 위한 명령어들의 시퀀스를 포함하는 셰이더 프로그램(들)을 실행하도록 동작할 것이다.
이에 대응하여, 광선 추적 셰이더 프로그램을 실행할 때, 그래픽 프로세서는 렌더링되고 있는 프레임의 샘플링 위치들에 대해 각자의 실행 스레드들을 스포닝(발행)하도록 동작할 것이고, 이때 각각의 스레드는 이어서, 프로그램(들)을 실행하여 스레드가 표현하는(그리고 이에 대응하는) 샘플링 위치를 렌더링하도록 한다. 그래픽 프로세서는 그에 따라, 일 실시예에서, 프로그래밍가능 실행 유닛에 의한 실행을 위한 실행 스레드들을 스포닝(발행)하도록 동작가능하고, 스포닝(발행)하도록 구성된 스레드 스포너(thread spawner)(스레드 스포닝 회로)를 포함한다.
프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행되는 광선 추적 렌더링 셰이더 프로그램(들)은 임의의 적합한, 그리고 바람직한 방식으로 준비 및 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 그것 또는 그것들은 컴파일러(셰이더 컴파일러)에 의해 해당 그래픽 프로세싱 시스템의 그래픽 프로세서에 대해 생성된다(그리고 따라서, 일 실시예에서 셰이딩 프로그램을 생성하는 프로세싱 회로는 적절한 컴파일러 회로를 포함함). 컴파일러는 일 실시예에서, 그래픽 프로세싱 시스템의 적절한 프로그래밍가능 프로세싱 회로 상에서 실행된다.
본 명세서에 설명된 기술의 방식으로 동작가능한 그래픽 프로세싱 시스템에서, 본 명세서에 설명된 기술의 실시예들에서, 적어도, 예컨대 호스트 프로세서 상에서 실행되는 컴파일러는, 실행될 때, 본 명세서에 설명된 기술에 따라 필요한 광선 추적-기반 렌더링 동작들을 수행할 하나 이상의 셰이더 프로그램들을 생성하여 그래픽 프로세서에 발행할 것이고, 이때 그래픽 프로세서(그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛)는 이어서, 프로그램들을 실행하여 광선 추적-기반 렌더링을 수행하고, 그 프로그램 실행의 일부로서, 전술된 메시지들을 그래픽 프로세서의 광선 추적 가속 데이터 구조 순회 회로와 교환한다.
본 명세서에 설명된 기술의 동작은, 수행될 원하는 광선-프리미티브 교차 테스트를 트리거할 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 광선 추적 렌더링 셰이더 프로그램 내에 적절한 '광선-프리미티브' 교차 테스트 명령어들을 포함시킴으로써, 예컨대, 그리고 바람직한 실시예들에서, 적절한 메시지를 교차 테스트 회로로 전송하도록 실행 유닛을 트리거함(이때, 실행 유닛은 이어서, 그것이 셰이더 프로그램에서 관련 명령어에 도달할 때(이를 실행할 때) 메시지를 전송함)으로써, 구현되고 트리거될 수 있다(그리고 구현되고 트리거된다). (실행 스레드들이 활성 상태에 있게 하고, 또한, 광선-프리미티브 테스트를 수행하기 위한 적절한 명령어들은, 적어도 이것이 동일한 셰이더 프로그램에 의해 트리거되는 경우, 또한, 셰이더 프로그램 내에 적절하게 포함될 수 있음).
그러한 명령어들은, 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 임의의 적합하고 바람직한 방식으로, 그리고 전체 데이터(그래픽) 프로세싱 시스템의 임의의 적합하고 바람직한 요소에 의해 실행될 셰이더 프로그램 내에 포함될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에서, "광선-프리미티브" 교차 테스트 명령어는 그래픽 프로세서에 대한 컴파일러(셰이더 컴파일러)에 의해 셰이더 프로그램 내에 포함된다. 따라서, 일 실시예에서의 컴파일러는 광선 추적을 수행하고 있는 광선 추적 렌더링 셰이더 프로그램 내의 적절한 지점에 '광선-프리미티브' 교차 테스트 명령어를 삽입한다.
일 실시예에서, '광선-프리미티브' 교차 테스트는, 그래픽 프로세싱을 요구하는 애플리케이션에 의해 제공되는 (하이 레벨) 셰이더 프로그램 내에 포함되는, 적절한 광선 추적 표시(예컨대, "trace()" 호출)에 응답하여, 컴파일러에 의해, 그래픽 프로세서에 의해 실행될 광선 추적 렌더링 셰이더 프로그램 내에 포함된다. 따라서, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 애플리케이션 프로그램은 광선 추적 동작 동안 노드와 관련하여 광선-볼륨 교차 테스트 명령어에 대한 필요성의 명시적인 표시를 포함할 수 있을 것이며, 이때 컴파일러는, 이어서, 본 명세서에 설명된 기술에서, 그것에 응답하여 컴파일된 셰이더 프로그램 내에 적절한 '광선-프리미티브' 교차 테스트 명령어를 포함시킨다. 또한, 예컨대, 컴파일러가, 그의 명시적 표시의 부재 시에도, 언제 그리고 어디에서 '광선-프리미티브' 교차 테스트 명령어 또는 명령어들을 포함하는지를 식별하도록 컴파일되는 셰이더 프로그램에 평가할 수 있는 경우에, 컴파일러가 자연히 '광선-프리미티브' 교차 테스트 명령어를 포함하는 것이 가능할 수 있다.
일 실시예에서, 컴파일러는, 예컨대 그래픽 프로세싱을 요구하는 호스트 프로세서 상의 애플리케이션에 의해 제공되는 셰이더 프로그램 코드를 분석하며, (예컨대, (컴파일된) 셰이더 프로그램 내에 명령어(들)를 삽입함으로써) 셰이더 프로그램 내의 적절한 지점(들)에 '광선-프리미티브' 교차 테스트 명령어 또는 명령어들을 포함시킨다.
본 명세서에 설명된 기술은 또한 컴파일러의 이러한 동작까지 확장되고 이를 포함한다.
따라서, 본 명세서에 설명된 기술의 추가 태양은, 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위해 그래픽 프로세싱 프로그램들을 실행하도록 동작가능한 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 셰이더 프로그램을 컴파일하는 방법을 포함하며;
본 방법은,
광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링할 때 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 셰이더 프로그램 내에
- 프로그램은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 것이고, 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하여 광선들의 그룹이 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 함 -,
장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 그룹 내의 광선들을 테스트하기 위한 하나 이상의 '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트 - '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트는, 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때,
그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 할 것임 -; 및
광선 추적 동작을 위해 반환될 교차 테스트의 결과를 포함시키는 단계를 포함한다.
본 명세서에 설명된 기술의 추가 태양은, 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위해 그래픽 프로세싱 프로그램들을 실행하도록 동작가능한 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 셰이더 프로그램을 컴파일하기 위한 컴파일러를 포함하며,
컴파일러는 프로세싱 회로를 포함하고, 프로세싱 회로는,
광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링할 때 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 셰이더 프로그램 내에
- 프로그램은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 것이고, 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하여 광선들의 그룹이 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 함 -:
장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 그룹 내의 광선들을 테스트하기 위한 하나 이상의 '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트 - '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트는, 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때:
그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 할 것임 -; 및
광선 추적 동작을 위해 반환될 교차 테스트의 결과를 포함시키도록 구성된다.
상기에 언급된 바와 같이, 광선 추적 동작은 바람직하게는, 광선들의 그룹 내의 광선들에 의해 잠재적으로 교차되고 이에 따라 테스트될 프리미티브들의 서브세트들을 표현하는 종단 노드들을 결정하도록 광선 추적 가속 데이터 구조를 순회하는 것을 포함한다.
따라서, 바람직한 실시예들에서, 본 방법은 하기를 포함한다(그리고, 프로세싱 회로부는 하기를 하도록 구성됨):
광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링할 때 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 셰이더 프로그램 내에
- 광선 추적 프로세스는 렌더링될 장면에 대한 기하구조의 분포를 나타내는 광선 추적 가속 데이터 구조를 사용하여, 광선 추적 동작에 사용되는 광선에 의해 교차될 수 있는 장면에 대한 기하구조를 결정하고, 광선 추적 가속 데이터 구조는 복수의 노드들을 포함하고, 각각의 노드는 장면 내의 각자의 하나 이상의 볼륨들과 연관되고, 광선 추적 가속 데이터 구조는 종단 노드들의 세트를 포함하고, 종단 노드들의 세트는 종단 노드가 대응하는 볼륨을 점유하는 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 각자의 서브세트들을 표현하고;
광선 추적 프로세스는, 복수의 광선들에 대해, 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 수행하여, 어느 종단 노드들이 광선들에 대해 교차될 수 있는 기하구조를 포함하는지를 결정하는 것, 및 이어서, 가속 데이터 구조의 종단 노드들에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트들과의 교차에 대해 광선들을 테스트함으로써, 장면에 대한 어느 기하구조가, 존재하는 경우, 광선들에 의해 교차되는지를 결정하는 것을 포함하고;
프로그램은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 것이고, 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하여 광선들의 그룹이 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 함 -:
테스트될 광선 추적 가속 데이터 구조의 주어진 종단 노드가 대응하는 볼륨을 점유하는 프리미티브들의 서브세트와의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 그룹 내의 광선들을 테스트하기 위한 하나 이상의 '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트 - '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트는, 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때:
그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 종단 노드에 의해 표현된 프리미티브들의 서브세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 할 것임 -; 및
광선 추적 동작을 위해 종단 노드에 대해 반환될 교차 테스트의 결과를 포함시키는 단계.
일 실시예에서, 컴파일러는 또한, 전술된 바와 같이, 프로그램 내에, 적어도, 장면에 대한 어느 기하구조가, 존재하는 경우, 광선들에 의해 교차될 수 있는지를 결정하기 위한 순회 동작이, 실행 스레드들의 그룹에 의해 프로세싱되는 광선들의 그룹 내의 광선들 모두에 대해 완료될 때까지 실행 스레드들의 그룹 내의 실행 스레드들이 활성 상태에 있게 하여, 광선들의 그룹이 순회 동작을 함께 수행하도록 하는 하나 이상의 명령어들의 세트를 포함한다.
마찬가지로, 컴파일러는 바람직하게는, 또한, 프로그램 내에, 예컨대 광선-볼륨 교차 테스트가 수행될 적절한 지점들에서 '광선-볼륨' 교차 테스트 명령어들의 세트들을 포함한다.
컴파일러(컴파일러 프로세싱 회로)는 일 실시예에서 그래픽 프로세싱 시스템의 호스트 프로세서와 같은 중앙 프로세싱 유닛(CPU)의 일부이고, 일 실시예에서 중앙 프로세싱 유닛(CPU) 상에서 실행되고, 일 실시예에서 CPU 상에서 실행되는 그래픽 프로세서(예컨대 호스트 프로세서)에 대한 드라이버의 일부이다.
이 경우에, 컴파일러 및 컴파일된 코드는 전체 그래픽 프로세싱 시스템 내의 별개의 프로세서들 상에서 실행될 것이다. 그러나, 원하는 경우, 컴파일된 코드와 동일한 프로세서 상에서 실행되는 컴파일러와 같이, 다른 배열들이 가능할 것이다.
컴파일 프로세스(컴파일러)는 광선 추적 렌더링 셰이더 프로그램을 임의의 적합한, 그리고 바람직한 방식으로 생성할 수 있는데, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 그 목적을 위해 임의의 적합하고 바람직한 컴파일러 기술들을 사용하여 생성할 수 있다.
따라서, 바람직하게는, 셰이더 프로그램은 컴파일러에 의해 생성되고, 컴파일러는 셰이더 프로그램 내에, 본 명세서에 설명된 기술에서 사용되는 명령어들을 포함하도록 배열된다. 물론, 다른 배열들이 가능할 것이다.
이어서, 생성된 셰이더 프로그램은, 이에 의한 실행을 위해 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛으로 발행될 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술은 또한, 셰이더 프로그램을 실행할 때 그래픽 프로세서 자체의 동작까지 확장된다.
본 명세서에 설명된 기술의 다른 태양에 따르면, 광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링할 때 그래픽 프로세서를 동작시키는 방법이 제공되며,
그래픽 프로세서는, 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 프로그램들을 실행하도록 동작가능하고 일정 프로그램이 복수의 실행 스레드들의 그룹들에 의해 함께 실행될 수 있는 프로그래밍가능 실행 유닛을 포함하고;
본 방법은,
실행 스레드들의 그룹이, 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대한 광선 추적 동작을 수행하기 위한 프로그램을 실행하고 있을 때, 실행 스레드들이 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와 관련하여 프로그램 내에 포함되는 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트를 실행한 것에 응답하여:
테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하는 단계; 및
광선 추적 동작을 위해 교차 테스트의 결과를 반환하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 설명된 기술의 또 다른 태양에 따르면, 광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링하도록 동작가능한 그래픽 프로세서가 제공되며,
그래픽 프로세서는,
그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 프로그램들을 실행하도록 동작가능하고 일정 프로그램이 복수의 실행 스레드들의 그룹들에 의해 함께 실행될 수 있는 프로그래밍가능 실행 유닛을 포함하고;
실행 유닛은, 실행 스레드들의 그룹이, 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대해 광선 추적 동작을 수행하기 위한 프로그램을 실행하고 있을 때, 실행 스레드들이 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와 관련하여 프로그램 내에 포함되는 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트를 실행한 것에 응답하여:
실행 유닛이, 테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들의 테스트를 트리거하도록 구성되고, 이어서 교차 테스트의 결과가 광선 추적 동작을 위해 반환된다.
바람직한 실시예들에서, 광선 추적 프로세스는 렌더링될 장면에 대한 기하구조의 분포를 나타내는 광선 추적 가속 데이터 구조를 사용하여, 광선 추적 동작에 사용되는 광선에 의해 교차될 수 있는 장면에 대한 기하구조를 결정하고, 광선 추적 가속 데이터 구조는 복수의 노드들을 포함하고, 각각의 노드는 장면 내의 각자의 하나 이상의 볼륨들과 연관되고, 광선 추적 가속 데이터 구조는 종단 노드들의 세트를 포함하고, 종단 노드들의 세트는 종단 노드가 대응하는 볼륨을 점유하는 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 각자의 서브세트들을 표현하고;
광선 추적 프로세스는, 복수의 광선들에 대해 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 수행하여, 어느 종단 노드들이 광선들에 대해 교차될 수 있는 기하구조를 포함하는지를 결정하는 것, 및 이어서, 가속 데이터 구조의 종단 노드들에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트들과의 교차에 대해 광선들을 테스트함으로써, 장면에 대한 어느 기하구조가, 존재하는 경우, 광선들에 의해 교차되는지를 결정하는 것을 포함한다.
따라서, 본 방법은 바람직하게는 하기를 포함한다(그리고 그래픽 프로세서는 하기를 하도록 구성됨):
실행 스레드들의 그룹이, 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대한 광선 추적 동작을 수행하기 위한 프로그램을 실행하고 있을 때, 실행 스레드들이 광선 추적 가속 데이터 구조의 종단 노드와 관련하여 프로그램 내에 포함되는 하나 이상의 '광선-프리미티브 테스트' 명령어들의 세트를 실행한 것에 응답하여:
테스트되는 종단 노드에 의해 표현된 프리미티브들의 서브세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하는 단계; 및
광선 추적 동작을 위해 종단 노드에 대해 교차 테스트의 결과를 반환하는 단계.
그러나, 다른 배열들이 가능할 것이다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 컴파일러 및/또는 그래픽 프로세서의 동작과 관련된 본 명세서에 설명된 기술의 이러한 추가적인 태양들은 본 명세서에 설명된 기술의 특징들 중 임의의 하나 이상 또는 모두를 적절하게 포함할 수 있고, 바람직하게는 이를 포함한다.
광선 추적 기반 렌더링 프로세스를 수행하기 위해 셰이더 프로그램을 실행할 때, 그것은 광선 추적-기반 렌더링 프로세스이기 때문에, 그 프로세스의 수행은 렌더링되고 있는 장면 안으로 들어와 통과하는 광선들의 추적을 포함할 것이고, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 해당 광선 또는 광선들이 대응하는 주어진 샘플링 위치가 그 샘플링 위치에서 필요한 장면의 뷰를 디스플레이하기 위해 어떻게 렌더링되어야 하는지 결정하도록 한다.
그래픽 프로세서는, 프로그램 명령어들을 실행할 수 있는 프로그래밍가능 실행 유닛(회로)을 포함하는 임의의 적합하고 바람직한 그래픽 프로세서일 수 있다.
프로그래밍가능 실행 유닛은 그래픽 프로세서가 포함할 수 있는 임의의 적합하고 바람직한 프로그래밍가능 실행 유닛(회로)일 수 있다. 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위해 그래픽 셰이딩 프로그램들을 실행하도록 동작가능해야 한다. 따라서, 프로그래밍가능 실행 유닛은 실행될 그래픽 스레드들을 수신하고, 이 스레드들이 원하는 그래픽 출력을 생성하도록 적절한 그래픽 셰이딩 프로그램들을 실행할 것이다.
일단 스레드가 그의 각자의 프로세싱 동작을 완료했다면, 스레드는 '회수'될 수 있고, 예컨대, 새로운 실행 스레드가 그 자리에 스포닝할 수 있다.
그래픽 프로세서는 단일 프로그래밍가능 실행 유닛을 포함할 수 있거나, 또는 복수의 실행 유닛들을 가질 수 있다. 복수의 실행 유닛들이 있는 경우, 각각의 실행 유닛은, 본 명세서에 설명된 기술의 방식으로 동작할 수 있고, 일 실시예에서, 그렇게 동작한다. 복수의 실행 유닛들이 있는 경우, 각각의 실행 유닛은 데이터 프로세서의 다른 실행 유닛들에 별개의 회로로서 제공될 수 있거나, 또는 실행 유닛들은 그들의 회로들(회로 요소들) 중 일부 또는 전부를 공유할 수 있다.
실행 유닛(및 각각의 실행 유닛)은 실행 유닛의 요구되는 동작들을 수행하기 위한 적절한 회로들(프로세싱 회로들/로직)을 포함해야 하고, 일 실시예에서, 이를 포함한다.
본 명세서에 설명된 기술에 따르면, 그래픽 프로세서 및 프로그래밍가능 실행 유닛은, 예컨대 엄격하게(in lockstep), 예컨대 한 번에 하나의 명령어로, 복수의 실행 스레드들의 그룹들("랩(warp)들")에 대한 셰이더 프로그램들을 함께 실행하도록 동작가능하다. 그 경우에, 실행 스레드 그룹 내의 실행 스레드들은 바람직하게는, 동일한 순회 동작을 수행하지만, 상이한 광선들에 대해, 예컨대, 그리고 바람직하게는, 단일 명령어 다중 데이터(single instruction multiple data, SIMD) 실행 상태로 수행한다.
따라서, 실행 스레드들의 그룹들은 광선 추적 동작 동안 복수의 광선들의 대응하는 그룹을 각각 프로세싱할 수 있다(그리고 그렇게 한다).
따라서, 본 명세서에 설명된 기술에 따르면, 그래픽 프로세서는 광선 추적(순회) 동작을 함께 수행할 광선들(순회 요청들)을 그룹화하도록 구성되고, 그리고 그렇게 하도록 동작가능하다.
그룹화는 임의의 적합한 방식으로 원하는 대로 수행될 수 있지만, 바람직하게는, 서로 충분히 유사하고 동일한 광선 추적(순회) 동작을 수행할 광선들이 함께 그룹화된다. 이것은 메모리 집약성을 증가시키고, 그럼으로써, 광선 추적 가속 데이터 구조의 임의의 캐싱의 유효성을 개선하도록(그리고 이에 대응하여 필요할 수 있는 오프-칩 메모리 액세스의 수를 감소시킴) 도울 것이다.
이 경우에, 광선들은 일 실시예에서 그것들의 서로에 대한 유사성에 기초하여 함께 그룹화되어, "유사한" 광선들이 이 목적을 위하여 함께 그룹화될 것이다. 따라서, 광선들은, 일 실시예에서의 하나 이상의 특정 기준들, 일 실시예에서의 선택된 기준, 일 실시예에서의 미리정의된 기준, 예컨대 하기의 기준들 중 하나 이상의 기준, 및 일 실시예에서의 하기의 모든 기준들에 기초하여 (동일한) 광선 추적(순회) 동작을 함께 수행하기 위해 그룹화된다: 광선들에 대한 시작 위치들(원점들); 광선들의 방향들(방향 벡터들); 및 광선들이 캐스팅될 범위.
따라서, 일 실시예에서, 광선들은, 그들의 위치들(원점들), 방향들, 및/또는 범위들이 충분히 유사한 경우 및 유사할 때 광선 추적(순회) 동작을 위해 함께 그룹화될 수 있고, 그룹화된다(예컨대, 그리고 일 실시예에서, 서로의 특정 임계 범위 또는 마진 내에 있다)(그리고, 광선들은 동일한 광선 추적 가속 데이터 구조를 순회할 것임). 이어서, 이는 유사한 광선들에 대해 광선 추적(순회) 동작을 함께 수행하는 것을 용이하게 하여, 이에 의해, 메모리 액세스 집약성 등을 증가시키고, 이에 따라, 광선 추적 동작을 더 효율적이 되게 할 것이다.
이러한 동작을 용이하게 하기 위해, 그래픽 프로세서는 일 실시예에서, (예컨대, 그래픽 프로세서 상의 또는 그에 액세스가능한 적절한 큐(queue) 또는 버퍼(캐시)에서) 광선 추적(순회) 동작을 수행하기를 기다리고 있는 광선들의 "풀(pool)"을 유지할 수 있고, 프로세싱을 위해, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 상기에서 논의된 기준들 중 하나 이상 또는 모두에 기초하여 그 풀로부터 하나 이상의 광선들의 그룹들을 선택할 수 있다. 이어서, 적합한 실행 스레드 그룹이 광선들의 선택된 그룹에 대해 스포닝될 수 있으며, 광선들의 그룹이 동작을 함께 수행하기 하기 위해 프로그램이 실행될 수 있다. 이는 이어서, 유사한 광선들의 그룹들을 함께 프로세싱하는 것을 용이하게 할 것이다.
그래픽 프로세서는, 이에 대응하여, 일 실시예에서, "풀"로부터 광선 추적(순회) 동작들이 수행될 광선들을 선택하고 그룹화하도록, 그리고 광선 추적(순회) 동작들이 광선들의 그룹들에 대해 함께 수행되게 하도록 동작가능한 적절한 제어기를 포함한다.
이러한 경우에, "풀" 내에 있고 광선 추적(순회) 동작을 수행하기를 기다리고 있는 광선들은, 일 실시예에서, 풀 내의 그들의 듀레이션(그들의 "수명들")을 추적하게 되며, 이때 풀 내의 듀레이션이 특정 임계 듀레이션("수명"), 일 실시예에서의 선택된 임계 듀레이션, 일 실시예에서의 미리결정된 임계 듀레이션을 초과하는 임의의 광선은, 이어서, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 나중에 프로세싱을 위해 도착할 "유사한" 광선들을 더 이상 기다리지 않고서, 프로세싱을 위해 우선순위화된다. 이는 이어서 다른 광선들이 잠재적으로 광선과 그룹화되기를 대기하는 동안 광선들이 너무 오래 풀 내에 보유되지 않도록 보장하는 것을 도울 것이다.
풀 내의 광선들은, 예를 들어, 이 목적을 위하여 타임 스탬핑되어 풀 내의 그것들의 수명들이 추적될 수 있도록 할 수 있다.
물론, 다른 배열들이 가능할 것이다.
일단 함께 프로세싱될 광선들의 그룹이 선택되었다면, 광선들은, 예컨대 적합한 실행 스레드 그룹을 스포닝하고 실행 스레드 그룹이 광선 추적(순회) 동작을 수행하기 위한 프로그램을 실행하게 함으로써, 그룹으로써 함께 프로세싱되어야 한다.
광선 추적(순회) 동작들이 함께 수행되는 광선들의 그룹들은 임의의 적합하고 바람직한 개수의(복수의) 광선들을 포함할 수 있지만, 예컨대, 그리고 일 실시예에서의 특정 최대 개수, 일 실시예에서의 선택된 최대 개수, 일 실시예에서의 정의된 최대 개수의 광선들이 있을 수 있고, 이에 대해, 이러한 광선 추적(순회) 동작이, 예컨대 교차 테스트 회로의 병렬 프로세싱 능력에 따라(이것이 제공되는 경우) 함께 수행될 수 있다.
물론, 다른 배열들이 가능할 것이다.
따라서, 본 명세서에 설명된 기술에서, 하나 이상의 실행 스레드들의 그룹은 복수의 실행 스레드들을 포함하고, 예컨대, 엄격하게, 프로그램을 실행하고 있는 스레드 그룹(랩)에 대응한다. 일 실시예에서, 실행 스레드들의 그룹은 2개 초과의 실행 스레드들, 예컨대 4개, 8개 또는 16개(또는 그 초과, 예컨대, 32개, 64개 또는 128개)의 실행 스레드들을 포함한다.
본 명세서에 설명된 기술에 따른 광선 추적 동작은 광선 추적 가속 데이터 구조를 사용하여 수행된다. 본 명세서에 설명된 기술에서 사용되고 순회되는 광선 추적 가속 데이터 구조들은 렌더링될 장면에 대한 기하구조의 분포를 나타내고(표현하고), 장면 내에 투사되는 광선에 의해 교차될 수 있는 렌더링될 장면에 대한 기하구조를 결정하는 데 사용될(그리고 순회될) 수 있는 임의의 적합하고 바람직한 광선 추적 가속 데이터 구조들일 수 있다.
광선 추적 가속 데이터 구조는 일 실시예에서 렌더링되고 있는 장면 내의 (복수의) 각각의 볼륨들을 표현하고, 이 볼륨들 내에 존재하는 렌더링될 장면에 대한 기하구조를 나타내고/내거나 이를 결정하는 데 사용될 수 있다.
광선 추적 가속 데이터 구조(들)는 임의의 적합하고 바람직한 형태를 취할 수 있다. 바람직하게는, 광선 추적 가속 데이터 구조(들)는 바운딩 볼륨 계층구조(BVH) 트리와 같은 트리 구조를 포함한다. 바운딩 볼륨들은 축 정렬된(직육면체) 볼륨들일 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 광선 추적 가속 데이터 구조는 바운딩 볼륨 계층구조를 포함하고, 일 실시예에서 BVH 트리를 포함한다.
BVH는 리프 노드들에서 프리미티브들(이는 삼각형들, 또는 다른 적합한 기하구조 객체들일 수 있음)을 갖는 트리 구조이다. 리프 노드들에서의 프리미티브들은 바운딩 볼륨들에서 랩핑된다. 바람직하게는, 바운딩 볼륨들은 축-정렬된 바운딩 박스들이다. 이어서, 단일 루트 노드에 도달할 때까지 바운딩 볼륨들은 바운딩 볼륨들에 재귀적으로 클러스터링되고 랩핑된다. 재귀의 각각의 레벨에서, 2개 이상의 바운딩 볼륨들이 단일 부모 바운딩 볼륨으로 클러스터링될 수 있다. 예를 들어, 그리고 특히 바람직한 실시예에서, 각각의 비-리프 노드는 대응하는 복수의 자식 노드들을 갖는다.
바람직하게는, 본 명세서에 설명된 기술에서 사용되는 광선 추적 가속 데이터 구조는 '와이드' 트리 구조를 포함하며, 여기서 각각의 부모 노드는 2개 초과의 자식 노드들, 예컨대 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 그 초과의 자식 노드들과 연관될 수 있다(그리고 바람직하게는 연관된다). 특히 바람직한 실시예에서, 각각의 부모 노드는 최대 6개에 이르는 자식 노드들과 연관될 수 있다. 그 경우에, 광선-볼륨 교차 테스트의 각각의 인스턴스는 바람직하게는, 복수의 자식 노드들 각각에 대해 복수의 광선들의 그룹 내의 하나 이상의 광선들을 테스트하는 것을 포함한다.
그러나, 원하는 대로, 다른 적합한 광선 추적 가속 데이터 구조들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 장면이 객체별 단위로 볼륨에 의해 세분되는 BVH 계층구조를 사용하기보다는, 예컨대, 기하구조의 서브세트들 주위에 적합한 바운딩 볼륨들을 도입하여, 예컨대, 그리고 바람직하게는, 각각의 리프 노드(볼륨)가 소정 개수의 객체들(프리미티브들)에 대응하도록 함으로써, 장면은 그 대신, 볼륨별 단위로, 예컨대 실질적으로 동등하게 크기설정된 서브볼륨들로 세분될 수 있다. 예를 들어, 광선 추적 가속 데이터 구조는 원하는 대로 k-d 트리 구조, 복셀(그리드 계층구조) 등을 포함할 수 있다. 또한, '하이브리드' 광선 추적 가속 데이터 구조들을 사용하는 것이 가능할 것이며, 여기서 장면은, 부분적으로는 객체별 단위로, 그리고 부분적으로는 볼륨별 단위로 세분된다. 다양한 다른 배열들이 가능할 것이고, 본 명세서에 설명된 기술은 대체적으로, 임의의 적합한 광선 추적 가속 데이터 구조와 함께 사용될 수 있다.
순회되는 광선 추적 가속 데이터 구조는 임의의 적합한, 그리고 바람직한 방식으로 생성 및 제공될 수 있다. 예를 들어, 그것은, 예컨대, 렌더링될 장면의 선명도(definition)의 일부로서, 그래픽 프로세싱을 필요로 하는 애플리케이션에 의해 이전에 결정 및 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 광선 추적 가속 데이터 구조는, 예컨대, 장면이 렌더링되기 전에 예컨대 예비 프로세싱 패스에서, 그래픽 프로세서에 제공되는 장면에 대한 기하구조의 표시에 기초하여 그래픽 프로세서 자체에 의해 생성된다.
그것은 또한 또는 대신에, 예컨대 장면이 렌더링되기 전에 예컨대 예비 프로세싱 패스 내의 장면에 대한 기하구조의 표시에 기초하여 CPU(예컨대 호스트 프로세서)에 의해 생성될 수 있다.
물론, 다른 배열들이 가능할 것이다.
광선 추적 가속 데이터 구조는 임의의 적합한, 그리고 바람직한 방식으로 렌더링될 장면에 대한 기하구조의 분포를 표현 및 나타낼 수 있다. 따라서 그것은 개별적인 그래픽 프리미티브들, 또는 그래픽 프리미티브들의 세트들의 관점에서 기하구조를 표현할 수 있으며, 예컨대 트리 구조의 각각의 리프 노드는 리프 노드가 대응하는 볼륨을 차지하는 장면에 대하여 정의된 그래픽 프리미티브들의 대응하는 서브세트를 표현하도록 한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광선 추적 가속 데이터 구조는, 예를 들어 복수의 프리미티브들을 포함하는 모델들 또는 객체들의 관점에서, 기하구조의 더 높은 레벨 표현들(설명들)의 형태의 장면에 대한 기하구조를 표현할 수 있다.
또한 주어진 광선 추적 가속 데이터 구조가 분석될 필요가 있는 추가 광선 추적 가속 데이터 구조들을 나타내는 관점에서 기하구조를 표현하는 것이 가능할 것이다. 이 경우에, 초기 광선 추적 가속 데이터 구조는, 예를 들어, 추가로, 장면의 상이한 볼륨들에 대하여 고려될 필요가 있는 예컨대 더 미세한 해상도, 광선 추적 가속 데이터 구조들을 표현할 것이며, 초기 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회는 이어서 해당 광선이 장면의 어떤 볼륨들과 교차하는지에 따라 순회될 필요가 있는 추가 광선 추적 가속 데이터 구조 또는 구조들을 결정한다.
따라서 광선 추적 순회 동작은 상이한 광선 추적 가속 데이터 구조들 사이의 전이, 예컨대, 상이한 레벨들의 디테일(LOD) 사이의 전이, 및/또는 상이한 레벨들의 멀티-레벨 광선 추적 가속 데이터 구조들 사이 전이를 포함할 수 있다.
또한 광선 추적 가속 데이터 구조 스위치들 사이에 광선 변환이 있을 수 있다(예컨대, 광선 추적 가속 데이터 구조의 메타데이터에 의해 기술되거나 또는 광선 추적 가속 데이터 구조와 연관된 광선의 변환으로 및/또는 이를 이용하여 예컨대 상이한 광선 추적 가속 데이터 구조들 사이의 자동 전이가 있도록 함). 예를 들어, 상이한 레벨들의 디테일 사이의 전이는 신원 변환을 사용할 수 있고, 멀티-레벨 광선 추적 가속 데이터 구조들 사이의 전이는 광선들의 일반적인 아핀(affine) 변환을 사용할 수 있다.
물론, 다른 배열들이 가능할 것이다.
순회 동작은 광선에 대해 광선 추적 가속 데이터 구조(들)를 임의의 적합하고 바람직한 방식으로, 예컨대 그리고 일 실시예에서, 순회되고 있는 광선 추적 가속 데이터 구조의 형태에 따라 순회될 수 있다. 순회 동작은 해당 광선에 의해 교차될 수 있는 렌더링될 장면에 대한 기하구조를 결정하기 위하여 광선 추적 가속 데이터 구조를 순회할 광선에 관해 제공된 정보를 사용할 것이다.
따라서, 순회 프로세스는 일 실시예에서 광선 추적 가속 데이터 구조를 순회하여 광선이 차례로 통과하는 장면의 각각의 볼륨에 대하여, (광선 추적 가속 데이터 구조에 의해 표시된) 볼륨 내에 임의의 기하구조가 있는지 여부를 결정하도록 동작한다. 따라서, 광선 추적 가속 데이터 구조는 광선의 경로를 따라 장면의 볼륨들 내에 임의의 기하구조(이는, 그에 따라, 이어서 잠재적으로 광선에 의해 교차될 수 있음)가 있는지 여부를 결정하기 위하여, 광선의 위치 및 방향에 기초하여 순회될 것이다. 물론, 다른 배열들이 가능할 것이다.
특히, 순회 프로세스는, 광선 추적 프로세스에 사용되고 있는 (순회가 수행되고 있는 복수의 광선들의 그룹 내의) 광선에 대해, 연관된 볼륨들(즉, 자식 노드들) 중 어느 것이 광선에 의해 교차되는지를 결정하기 위해 광선 추적 가속 데이터 구조의 노드와 연관된 하나 이상의 (자식 노드) 볼륨들과의 교차에 대해 광선을 테스트하는 것을 수반한다. 이어서, 순회 프로세스는, 광선 추적 가속 데이터 구조의 최저 레벨(리프) 노드들에 이르기까지, 다음 레벨 등에서 (자식) 노드와 연관된 볼륨들과의 교차에 대해 광선을 후속적으로 테스트하는 것을 포함한다. 일단 노드들이, 어느 볼륨들(종단/리프 노드들에 의해 표현됨)이 광선에 의해 교차될 수 있는 기하구조를 포함하는지를 결정하기 위해 요구되는 광선-볼륨 교차 테스트를 수행함으로써, 순회 프로세스가 광선 추적 가속 데이터 구조를 통과했다면, 광선은, 그 볼륨들 내에 (그리고 그 볼륨들 내에서만) 정의된 기하구조와의 실제 (광선-프리미티브) 교차들을 결정하기 위해 추가로 테스트될 수 있다(이때, 임의의 교차된 기하구조는 이어서, 적절하게 셰이딩됨).
본 명세서에 설명된 기술의 요건들을 조건으로 하여, 순회는 원하는 대로 임의의 적합한 방식으로 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 순회 동작은, 장면에 대하여 정의된 기하구조와의 제1(잠재적) 교차가 광선에 대하여 발견될 때까지, 광선의 경로에 대한 광선 추적 가속 데이터 구조를 순회한다. 그러나, 원하는 경우, 제1(잠재적) 교차가 광선에 대하여 발견된 후에, 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 계속하는 것이 또한 가능할 것이다.
예를 들어, 광선 순회 동작은, 예컨대 해당 교차에 대한 기하구조의 속성들에 따라 (잠재적) 교차를 폐기(무시)하고, 순회를 계속 수행하도록 구성 및 가능할 수 있다(그리고 일 실시예에서 구성 및 가능하다). 예를 들어, (잠재적으로) 교차된 기하구조가 전체적으로 또는 부분적으로 투명한 경우, 순회를 계속(그리고 초기 "투명" 교차를 폐기 또는 유지)하는 것이 바람직할 수 있다.
물론, 다른 배열들이 가능할 것이다.
광선에 대한 광선 추적 가속 데이터 구조 순회는 광선에 대한 단일 광선 추적 가속 데이터 구조를 순회하는 것, 또는 광선에 대한 복수의 광선 추적 가속 데이터 구조들을 순회하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 광선에 대한 광선 추적 가속 데이터 구조 순회 동작은 광선에 대한 복수의 광선 추적 가속 데이터 구조들을 순회하여, 그럼으로써 광선에 의해 교차될 수 있는 렌더링될 장면에 대한 기하구조를 결정하는 단계를 포함한다.
복수의 광선 추적 가속 데이터 구조들은 예컨대 장면의 전체 볼륨, 및/또는 장면에 대한 기하구조가 복수의 상이한 광선 추적 가속 데이터 구조들에 의해 표현되는 경우에 광선에 대하여 순회될 수 있다.
유사하게, 위에 논의된 바와 같이, 일 실시예에서, 순회될 추가 광선 추적 가속 데이터 구조들을 나타내는 광선 추적 가속 데이터 구조가 사용된다. 이 경우에 따라서 광선 추적 가속 데이터 구조 순회 회로는 광선에 대한 초기 광선 추적 가속 데이터 구조를 첫 번째로 순회하여 광선에 대하여 순회되는 하나 이상의 추가 광선 추적 가속 데이터 구조들을 결정하고, 이어서 렌더링될 장면에 대한 기하구조의 표시를 제공하는 "종단" 광선 추적 가속 데이터 구조 또는 구조들이 광선에 대하여 순회될 때까지, 광선 등에 대한 이 결정된 하나 이상의 광선 추적 가속 데이터 구조들을 순회하도록 동작할 것이다.
따라서, 전술된 광선-프리미티브 교차 테스트의 효과는, 어느 기하구조가 광선 추적 프로세스에 사용되고 있는 광선들에 의해 교차되는지를 결정하는 것이다.
이어서, 어느 기하구조가 광선들에 의해 교차되는지의 결정은 프로세싱(광선 추적/렌더링) 동작들을 계속하기 위해 그래픽 프로세서에 의해 사용된다.
예를 들어, 이어서, 전술된 동작들은 샘플링 위치에 대해 광선들의 다른 그룹들에 대해 반복될 수 있으며(그리고 반복됨), 일단 이것이 행해지면, 샘플링 위치는 이에 따라, 예컨대 광선 추적 동작들을 위한 통상적인 방식으로, 렌더링될 수 있다.
이어서, 광선에 의해 실제로 교차된다고 결정된 임의의 기하구조(프리미티브들)에 대해, 이것이, 광선이 캐스팅된 샘플링 위치에서 가져야 하는 효과(예컨대, 외관)를 결정하기 위해 다양한 프로세싱 단계들이 취해질 수 있다.
따라서, 일단 광선들이 실제로 교차할 기하구조(존재하는 경우)가 결정되었다면, 프로그래밍가능 실행 유닛은, 광선에 의해 교차되는 것으로 결정된 장면에 대한 (임의의) 기하구조에 따라 광선들이 대응하는 프레임 내의 샘플링 위치들에 대한 추가 프로세싱을 수행한다.
이와 관련하여 수행되는 샘플링 위치에 대한 추가 프로세싱은, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 광선에 의해 교차되는 것으로 결정된 장면에 대한 임의의 기하구조에 따라, 그리고 이에 기초하여 해당 광선에 대한 광선 추적 동작의 결과로서 샘플링 위치에 대한 임의의 적합하고 바람직한 프로세싱을 포함할 수 있다.
광선에 대한 광선 추적 동작의 결과로서 수행되는 샘플링 위치에 대한 추가 프로세싱은 일 실시예에서 광선에 의해 교차되는 것으로 결정된 장면의 기하구조에 따라, 그리고 이에 기초하여, 및/또는 수행되고 있는 특정 광선 추적-기반 렌더링 프로세스에 따라 그리고 이에 기초하여(예컨대 광선 추적 프로세스가 이차 광선들의 캐스팅(그것을 하는 것이 적절한 경우) 및/또는 특정 유형의 이차 광선들의 캐스팅을 필요로 하는지, 또는 광선 추적-기반 렌더링이 결정되는 제1 교차 지점에 단독으로 기초하도록 의도되는지 여부) 결정되고 선택된다. 예를 들어, 추가 프로세싱은 (예컨대 임의의 이차 광선들의 캐스팅의 관점에서) 교차되는 기하구조의 결정된 표면 유형, 및 그 표면 유형에 대한 사전정의된 동작에 기초할 수 있고, 일 실시예에서 기초한다.
물론, 다른 배열들이 가능할 것이다.
광선 추적(순회) 동작이, 광선이 장면에 대한 정의된 기하구조를 포함하는 임의의 볼륨을 순회하지 않는다는 것, 또는 어떠한 기하구조와도 교차하지 않는다는 것을 발견하는 경우, 일 실시예에서의 그래픽 프로세서는 그 이벤트에서 적절한 응답을 반환한다. 일 실시예에서, 광선 추적(순회) 동작은 아무것도 광선에 의해 교차되지 않았음을 나타내는 응답(잠재적 교차가 발견되지 않음)(즉 "미스(miss)"가 있었음)을 반환한다.
일 실시예에서, 광선 추적 동작으로부터의 그러한 "미스" 응답에 응답하여, 프로그래밍가능 실행 유닛은 그 이벤트에 응답하여 해당 샘플링 위치에 대한 추가 프로세싱을 위해 적절한 특정 "디폴트" 동작을 수행하고, 일 실시예에서 선택된 "디폴트" 동작을 수행하고, 일 실시예에서 사전정의된 "디폴트" 동작을 수행한다. 이는, 예를 들어, 바운딩 볼륨 또는 스카이박스와의 교차를 가정하거나 또는 배경 등에 대한 절차상의 색상(procedural colour)을 연산하는 것을 포함할 수 있다. 이와 관련하여 다양한 다른 배열들이 가능할 것이다. 이어서, 프로그래밍가능 실행 유닛은 그에 따라 샘플링 위치를 셰이딩할 것이다.
일 실시예에서, 샘플링 위치에 대응하는 광선에 의해 교차되는 것으로 결정된 장면에 대한 임의의 기하구조에 따라 수행될 수 있는(그리고 수행되는) 샘플링 위치에 대한 추가 프로세싱은 해당 샘플링 위치에 대한 장면 안으로 추가(예컨대 이차) 광선의 캐스팅을 트리거하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 광선에 의해 교차되는 것으로 결정된 장면에 대한 임의의 기하구조에 따라 수행될 수 있는(수행되는), 광선이 대응하는 프레임 내의 샘플링 위치에 대한 추가 프로세싱은 또한, 또는 대신에(및 일 실시예에서 또한), 프레임에 대한 샘플링 위치를 렌더링(셰이딩)하여, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 해당 프레임에 대한 샘플링 위치에서 장면의 뷰를 디스플레이하는 데 사용될 샘플링 위치에 대한 출력 데이터 값(색상 값)을 생성하는 것을 포함한다.
따라서, 일 실시예에서, 수행되는, 광선이 대응하는 프레임 내의 샘플링 위치에 대한 추가 프로세싱은:
해당 샘플링 위치에 대한 추가(예컨대 이차) 광선의 추적(캐스팅)을 트리거하는 것; 및
프레임에 대한 샘플링 위치에 대한 출력 색상 값을 제공하도록 샘플링 위치를 렌더링(셰이딩)하는 것 중 하나를 포함한다.
이에 대응하여, 본 명세서에 설명된 기술은 일 실시예에서, 교차에 기초하여 샘플링 위치를 셰이딩하는 것, 및/또는 교차에 기초하여 장면 안으로 추가 광선들을 캐스팅하는 것을 포함한다.
위에 논의된 바와 같이, 이 동작들 중 하나는 일 실시예에서 광선에 의해 교차되는 것으로 결정된 기하구조의 속성 또는 속성들, 및 사용되고 있는 특정 광선 추적-기반 렌더링 프로세스에 기초하여 그리고 이에 따라 수행된다.
샘플링 위치의 렌더링(셰이딩)은 임의의 적합한 그리고 바람직한 방식으로 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 샘플링 위치에 대한 광선 또는 광선들의 캐스팅의 결과들, 및 결정된 교차된 기하구조(존재하는 경우)에 기초하여 그리고 이에 따라, 그리고/또는 수행되고 있는 특정 광선 추적-기반 렌더링 프로세스에 기초하여 그리고 이에 따라 수행된다. 예를 들어, 렌더링(셰이딩) 프로세싱은 교차되는 기하구조의 결정된 표면 유형, 및 그 표면 유형에 대한 사전정의된 셰이딩 동작에 기초할 수 있고, 일 실시예에서 기초한다.
렌더링(셰이딩)은 일 실시예에서 샘플링 위치에 대해 캐스팅된 모든 광선들을 고려하고, 그래서 일 실시예에서 제1 교차된 기하구조(및 그 기하구조의 속성들, 예컨대 표면 속성들), 및 샘플링 위치에 대해 캐스팅된 임의의 추가(이차) 광선들의 결과 둘 모두에 기초하여, 예컨대 임의의 조명, 반사 또는 굴절 효과들을 결정한다.
물론, 다른 배열들이 가능할 것이다.
일 실시예에서, 샘플링 위치의 렌더링(셰이딩)은, 일단 모든 (바람직한) 광선들이 샘플링 위치에 대해 캐스팅되면(그리고 해당 샘플링 위치에 대해 캐스팅될 모든 광선들에 대한 기하구조 교차(존재하는 경우)가 결정되면) 수행된다. (위에 논의된 바와 같이, 주어진 샘플링 위치에 대한 광선 추적 프로세스는 샘플링 위치 자체로부터 캐스팅된 "일차" 광선에 의해 교차되는 임의의 기하구조의 결정을, 예컨대 일차 광선에 대하여 결정된 교차 또는 교차들의 결과로서, 해당 샘플링 위치에 대하여 캐스팅된 임의의 이차 광선들에 대한 기하구조 등의 결정과 함께 둘 모두를 포함할 수 있다.)
따라서, 일 실시예에서, 일단 광선들의 최종 결과들(기하구조 교차들(존재하는 경우))이 샘플링 위치에 대해 결정되면, 프로그래밍가능 실행 유닛은 이어서, (적어도) 샘플링 위치에 대해 캐스팅된 광선들에 의해 교차되는 것으로 결정된 장면에 대한 임의의 기하구조에 따라, 프레임 내의 샘플링 위치를 렌더링할 것이다.
다시, 이는 임의의 적합한, 그리고 바람직한 방식으로 수행될 수 있고, 샘플링 위치에 대하여 광선 또는 광선들에 의해 교차되는 것으로 결정되는 기하구조 등의 임의의 적합하고 바람직한 속성들 등을 이용할 수 있다.
광선 추적 기반 렌더링 프로세스가 샘플링 위치에 대하여 완료되면, 이어서 이는, 위에 논의된 바와 같이, 샘플링 위치에 대한 출력 데이터의 적절한 세트를, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 샘플링 위치에 대한 색상(예컨대 RGB) 데이터의 적절한 세트의 형태로 생성할 것이고, 일 실시예에서 생성한다.
이는 프레임 내의 각각의 샘플링 위치에 대하여 행해질 것이고(따라서 본 명세서에 설명된 기술의 방식의 동작은 일 실시예에서 렌더링되고 있는 프레임의 복수의 샘플링 위치에 대하여, 일 실시예에서 렌더링되고 있는 프레임의 각각의 샘플링 위치에 대하여 수행됨), 따라서 렌더링되는 장면의 뷰를 나타내는 최종 출력 프레임이 생성될 것이고, 이 출력 프레임은 이어서, 예컨대, 메모리에 기록되고/되거나, 예컨대 적합한 디스플레이 상의 디스플레이를 위한 추가 사용을 위하여 다른 방식으로 프로세싱될 수 있다.
프로세스는 이어서 다음 프레임(예컨대 디스플레이될 다음 프레임) 등에 대하여 반복될 수 있다.
임의의 요구되는 후속 프로세싱을 수행하기 위해, 프로그래밍가능 실행 유닛은 기하구조(예컨대 프리미티브들)와 관련된 추가 정보, 예컨대 기하구조(예컨대 프리미티브들)의 적절한 속성들, 예컨대 그것들의 정점 위치들, 법선, 표면 유형/재료 등을 이용할 수 있고, 일 실시예에서 이용한다. 이는 이에 따라, 샘플링 위치에 관련된 추가 프로세싱을 수행하기 위해 필요할 수 있다.
따라서 프로세스는 일 실시예에서 기하구조의 속성들(예컨대 그것의 표면 속성들의 관점에서, 그것이 속하는 표면 등)에 관한 정보를 사용한다. 이 정보는 임의의 적합한, 그리고 바람직한 방식으로 제공될 수 있지만, 일 실시예에서 기하구조의 속성들에 관련된 데이터가 저장된 데이터 구조들에 대한 인덱스들/포인터들이 사용된다.
일 실시예에서, 일단 (예컨대, 하기에서 논의되는 바와 같이, 요구되는 속성들을 페치하기 위해 추가 프로그램 명령어들을 실행함으로써) 교차 결정이 광선 추적 가속 데이터 구조 순회 동작에 의해 반환되었다면, 이러한 속성들(추가적인 속성들)은 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 적절하게 페치된다.
또한 또는 대신에, 원하는 경우, 광선 추적 가속 데이터 구조 순회 동작에 의해 프로그래밍가능 실행 유닛으로 반환되는 광선에 의해 교차될 수 있는 렌더링될 장면에 대한 기하구조의 표시가, 기하구조 자체를 표시하는 것뿐만 아니라, 기하구조의 속성들에 관한 그러한 정보를, 예컨대 기하구조의 속성들에 관련된 데이터가 저장되는 데이터 구조(들)에 인덱스들/포인터들의 형태로 전달하고/하거나 표시하는 것이 가능할 것이다.
일 실시예에서, 광선 추적 렌더링 프로세스는, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 시점(카메라)으로부터의 기하구조의 거리, 및/또는 장면에 대한 임의의 조명으로부터의 거리 등에 따라 복수의 상이한 기하구조 모델들의 사용을 지원하고, 광선 추적 가속 데이터 구조 순회 동작은 상이한 모델들 중 하나가 기하구조에 대해 사용되어야 한다는 표시를 표시된 기하구조와 함께 반환한다.
본 명세서에 설명된 기술은 그래픽 프로세서가 출력할 수 있는 모든 형태의 출력에 사용될 수 있다. 따라서, 그것은 디스플레이, 렌더-텍스처 출력들 등을 위해 프레임들을 생성할 때 사용될 수 있다. 그래픽 프로세서로부터의 출력은, 일 실시예에서, 저장 및 사용을 위해 외부의 메모리, 예컨대 메인 메모리로 반출된다.
본 명세서에 설명된 기술의 방식의 동작에 대한 요건들에 따라, 그래픽 프로세서는 다른 방식으로 그래픽 프로세서의 임의의 적합하고 바람직한 형태 또는 구성을 갖고, 그래픽 프로세서가 임의의 적합하고 바람직한 형태의 그래픽 프로세싱 파이프라인을 포함 및 실행할 수 있는 임의의 다른 적합하고 바람직한 프로세싱 요소들, 회로들, 유닛들 및 스테이지들을 포함 및 실행할 수 있다.
일 실시예에서, 그래픽 프로세서는, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 예컨대, 그래픽 프로세서에 의한 프로세싱을 필요로 하는 애플리케이션들을 실행하는 호스트 프로세서(CPU)를 포함하는 전체 그래픽(데이터) 프로세싱 시스템의 일부이다. 호스트 프로세서는 적절한 커맨드들 및 데이터를 그래픽 프로세서에 전송하여, 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하도록, 그리고 호스트 프로세서 상에서 실행되는 애플리케이션들에 의해 요구되는 그래픽 프로세싱 출력을 생성하도록 그것을 제어할 것이다. 이를 용이하게 하기 위해, 호스트 프로세서는 또한 그래픽 프로세서에 대한 드라이버, 및 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 프로그램들을 컴파일하기 위한 컴파일러 또는 컴파일러들을 실행해야 하고, 일 실시예에서 실행한다.
전체 그래픽 프로세싱 시스템은, 예를 들어, 호스트 프로세서(중앙 프로세싱 유닛(CPU)), 그래픽 프로세서(프로세싱 유닛), 디스플레이 프로세서, 비디오 프로세서(코덱), 시스템 버스, 및 메모리 제어기 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
그래픽 프로세서 및/또는 그래픽 프로세싱 시스템은 또한, 본 명세서에 설명된 데이터, 및/또는 그래픽 프로세서에 의해 생성된 출력 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리들 및/또는 메모리 디바이스들을 포함, 및/또는 이들과 통신하고/하거나 본 명세서에 설명된 프로세스들을 수행하기 위한 소프트웨어(예컨대 (셰이더) 프로그램들)를 저장할 수 있다. 그래픽 프로세서 및/또는 그래픽 프로세싱 시스템은 또한 그래픽 프로세서에 의해 생성된 데이터에 기초하여 이미지들을 디스플레이하기 위한 디스플레이와 통신할 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술은 또한, 전체 그래픽 프로세싱 시스템 및 그 시스템의 동작까지 확장된다.
따라서, 본 명세서에 설명된 기술의 다른 실시예는 그래픽 프로세싱 시스템을 동작시키는 방법을 포함하며, 그래픽 프로세싱 시스템은,
그래픽 프로세서를 포함하고, 그래픽 프로세서는,
그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 프로그램들을 실행하도록 동작가능하고 일정 프로그램이 복수의 실행 스레드들의 그룹들에 의해 함께 실행될 수 있는 프로그래밍가능 실행 유닛을 포함하고;
본 방법은,
그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 때, 그래픽 프로세서로 하여금, 광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링하게 하는 그래픽 셰이더 프로그램 또는 프로그램들을 생성하는 단계를 포함하고,
그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 때, 그래픽 프로세서로 하여금, 광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링하게 하는 그래픽 셰이더 프로그램 또는 프로그램들을 생성하는 단계는,
광선 추적 동작을 수행하기 위한 프로그램 내에 - 프로그램은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 것이고, 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하여 광선들의 그룹이 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 함 -, 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 그룹 내의 광선들을 테스트하기 위한 하나 이상의 '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트 - 이러한 '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트는, 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때,
그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 할 것임 -; 및
광선 추적 동작을 위해 반환될 교차 테스트의 결과를 포함시키는 단계를 포함하고;
본 방법은,
프로그래밍가능 실행 유닛에 의한 실행을 위해 그래픽 프로세서에 생성된 그래픽 셰이더 프로그램 또는 프로그램들을 제공하는 단계; 및
그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛이:
광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링하기 위해 그래픽 셰이더 프로그램 또는 프로그램들을 실행하는 단계; 및
실행 스레드들의 그룹이 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대해 프로그램을 실행하고 있을 때, 실행 스레드들이 프리미티브들의 세트와 관련하여 하나 이상의 '광선-프리미티브 테스트' 명령어들의 세트를 실행한 것에 응답하여:
테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하는 단계; 및
광선 추적 동작을 위해 교차 테스트의 결과를 반환하는 단계를 추가로 포함한다.
본 명세서에 설명된 기술의 다른 실시예는 그래픽 프로세싱 시스템을 포함하고, 그래픽 프로세싱 시스템은,
그래픽 프로세서를 포함하고, 그래픽 프로세서는,
그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 프로그램들을 실행하도록 동작가능하고 일정 프로그램이 복수의 실행 스레드들에 의해 동시에 실행될 수 있는 프로그래밍가능 실행 유닛을 포함하고;
그래픽 프로세싱 시스템은,
프로세싱 회로를 추가로 포함하고, 프로세싱 회로는,
그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 때, 그래픽 프로세서로 하여금, 광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링하게 하는 그래픽 셰이더 프로그램 또는 프로그램들을 생성하도록 구성되고;
그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 때, 그래픽 프로세서로 하여금, 광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링하게 하는 그래픽 셰이더 프로그램 또는 프로그램들을 생성하는 것은:
광선 추적 동작을 수행하기 위한 프로그램 내에 - 프로그램은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 것이고, 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하여 광선들의 그룹이 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 함 -, 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 그룹 내의 광선들을 테스트하기 위한 하나 이상의 '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트 - 이러한 '광선-프리미티브' 테스트 명령어들의 세트는, 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때,
그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 할 것임 -; 및
광선 추적 동작을 위해 반환될 교차 테스트의 결과를 포함시키는 것을 포함하고;
프로세싱 회로는:
프로그래밍가능 실행 유닛에 의한 실행을 위해 그래픽 프로세서에 생성된 그래픽 셰이더 프로그램 또는 프로그램들을 제공하도록 추가로 구성되고;
그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛은:
광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링하기 위해 그래픽 셰이더 프로그램 또는 프로그램들을 실행하도록 구성되고;
실행 스레드들의 그룹이 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대해 프로그램을 실행하고 있을 때, 실행 스레드들이 프리미티브들의 세트와 관련하여 하나 이상의 '광선-프리미티브 테스트' 명령어들의 세트를 실행한 것에 응답하여:
실행 유닛은 테스트되는 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들의 테스트를 트리거하고, 이어서 광선 추적 동작을 위한 교차 테스트의 결과가 반환된다.
통상의 기술자에 의해 이해될 바와 같이, 이 본 명세서에 설명된 기술의 실시예들은, 일 실시예에서 본 명세서에 설명된 기술의 임의의 하나 이상의 또는 모든 특징부들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기에서 언급된 바와 같이, 광선 추적 프로세스는 바람직하게는, 렌더링될 장면에 대한 기하구조의 분포를 나타내는 광선 추적 가속 데이터 구조를 사용하여, 광선 추적 동작에 사용되는 광선에 의해 교차될 수 있는 장면에 대한 기하구조를 결정하고, 광선 추적 가속 데이터 구조는 복수의 노드들을 포함하고, 각각의 노드는 장면 내의 각자의 하나 이상의 볼륨들과 연관되고, 광선 추적 가속 데이터 구조는 종단 노드들의 세트를 포함하고, 종단 노드들의 세트는 종단 노드가 대응하는 볼륨을 점유하는 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 각자의 서브세트들을 표현하고; 광선 추적 프로세스는, 복수의 광선들에 대해 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 수행하여, 어느 종단 노드들이 광선들에 대해 교차될 수 있는 기하구조를 포함하는지를 결정하는 것, 및 이어서, 가속 데이터 구조의 종단 노드들에 의해 표현되는 프리미티브들의 서브세트들과의 교차에 대해 광선들을 테스트함으로써, 장면에 대한 어느 기하구조가, 존재하는 경우, 광선들에 의해 교차되는지를 결정하는 것을 포함한다. 따라서, 실시예들에서, 테스트될 프리미티브들의 세트(들)는 광선 추적 가속 데이터 구조의 종단 노드들에 의해 표현되는 프리미티브들의 각자의 서브세트들에 대응한다.
따라서, 예를 들어, 일 실시예에서 실행을 위해 그래픽 프로세서에 제공되는 (그리고 컴파일러에 의해 준비되는) 셰이더 프로그램 또는 프로그램들은, 일단 순회 동작으로부터의 응답이 수신되었다면 실행될 (그리고, 일 실시예에서, 기하구조/표면 유형과 같은, 광선 추적 가속 데이터 구조로부터의 응답에 따라 실행될) 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들과 함께, 순회 동작에 이르는 그리고 이를 포함하는 광선 추적 기반 렌더링 프로세스를 위한 적절한 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 명령어들의 제1 시퀀스를 포함하며, 이러한 명령어들의 시퀀스들은, 실행될 때, 광선 추적 가속 데이터 구조 순회에 의해 반환된 기하구조의 결정된 표시를 사용하여 광선에 의해 교차되는 임의의 기하구조를 결정할 것이고, 이어서, 광선이 이에 따라 대응하는 샘플링 위치와 관련하여 추가 프로세싱을 트리거할 것이다(이러한 추가 프로세싱은 일 실시예에서, 추가 광선의 캐스팅, 및/또는 광선이 대응하는 샘플링 위치의 렌더링(셰이딩)일 수 있음).
물론, 다른 배열들이 가능할 것이다.
본 명세서에 설명된 기술의 모든 설명된 실시예들은 본 명세서에 설명된 기술의 임의의 하나 이상의 또는 모든 특징부들을 적절하게 포함할 수 있고, 일 실시예에서 적절하게 포함하는 것이 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다.
본 명세서에 설명된 기술은 적합하게 구성된 마이크로-프로세서 기반 시스템과 같은 임의의 적합한 시스템에서 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 본 명세서에 설명된 기술은 컴퓨터 및/또는 마이크로-프로세서 기반 시스템에서 구현된다. 일 실시예에서 본 명세서에 설명된 기술은 일 실시예에서, 모바일 폰 또는 태블릿과 같은 휴대용 디바이스에서 구현된다.
본 명세서에 설명된 기술의 다양한 기능들은 임의의 원하는 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 기술의 기능들은 필요에 따라 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 달리 표시되지 않는 한, 본 명세서에 설명된 기술의 다양한 기능적 요소들, 스테이지들, 유닛들, 및 "수단들"은 적합한 프로세서 또는 프로세서들, 제어기 또는 제어기들, 기능 유닛들, 회로부, 회로들, 프로세싱 로직, 마이크로프로세서 배열들 등을 포함할 수 있고, 이들은 다양한 기능들 등, 예컨대 적절하게 전용되는 하드웨어 요소들(프로세싱 회로부/회로들), 및/또는 원하는 방식대로 동작하도록 프로그래밍될 수 있는 프로그래밍가능 하드웨어 요소들(프로세싱 회로부/회로들)을 수행하도록 동작가능하다.
또한 여기서, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 명세서에 설명된 기술의 다양한 기능들 등이 주어진 프로세서 상에서 복제되고/되거나 병렬로 수행될 수 있음을 유의해야 한다. 마찬가지로, 다양한 프로세싱 스테이지들 등은 원하는 경우 프로세싱 회로부/회로들 등을 공유할 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술에 따른 방법들은 적어도 부분적으로 소프트웨어, 예컨대 컴퓨터 프로그램들을 이용하여 구현될 수 있다. 따라서, 추가 실시예들로부터 보면, 본 명세서에 설명된 기술은 데이터 프로세서 상에 설치될 때 본 명세서에 설명된 방법들을 수행하도록 특별히 구성된 컴퓨터 소프트웨어, 프로그램 요소가 데이터 프로세서 상에서 실행될 때 본 명세서에 설명된 방법들을 수행하기 위한 컴퓨터 소프트웨어 코드 부분들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 요소, 및 프로그램이 데이터 프로세싱 시스템 상에서 실행될 때 본 명세서에 설명된 방법 또는 방법들의 모든 단계들을 수행하도록 구성된 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다는 것을 알 수 있을 것이다. 데이터 프로세서는 마이크로프로세서 시스템, 프로그래밍가능 FPGA(필드 프로그래밍가능 게이트 어레이) 등일 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술은 또한 디스플레이 프로세서, 또는 데이터 프로세서를 포함하는 마이크로프로세서 시스템을 동작시키는 데 사용될 때 상기 데이터 프로세서와 연계하여 상기 제어기 또는 시스템으로 하여금 본 명세서에 설명된 기술의 방법들의 단계들을 수행하게 하는 이러한 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터 소프트웨어 캐리어까지 미친다. 이러한 컴퓨터 소프트웨어 캐리어는 ROM 칩, CD ROM, RAM, 플래시 메모리, 또는 디스크와 같은 물리적 저장 중간매체일 수 있거나, 또는 유선 상의 전자 신호, 광학 신호 또는 예컨대, 위성 등으로의 무선 신호와 같은 신호일 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술의 방법들의 모든 단계들이 컴퓨터 소프트웨어에 의해 수행되어야 하는 것은 아니고, 따라서 더 넓은 실시예로부터 본 명세서에 설명된 기술은 컴퓨터 소프트웨어 및 본 명세서에 기재된 방법들의 단계들 중 적어도 하나를 수행하기 위하여 컴퓨터 소프트웨어 캐리어 상에 설치된 그러한 소프트웨어를 제공한다는 것이 추가로 이해될 것이다.
본 명세서에 설명된 기술은 그에 따라 컴퓨터 시스템과 함께 사용하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서 적합하게 구현될 수 있다. 이러한 구현예는 유형의, 비일시적 중간매체, 예컨대 컴퓨터 판독가능 중간매체, 예를 들어, 디스켓, CD ROM, ROM, RAM, 플래시 메모리, 또는 하드 디스크 상에 고정된 일련의 컴퓨터 판독가능 명령어들을 포함할 수 있다. 그것은 또한 모뎀 또는 기타 인터페이스 디바이스를 통해, 광학 또는 아날로그 통신 라인을 포함하지만 이에 한정되지 않는 유형의 중간매체를 통해, 또는 마이크로파, 적외선 또는 기타 전송 기술들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 무형의 무선 기술들을 이용하여, 컴퓨터 시스템에 전송가능한 일련의 컴퓨터 판독가능 명령어들을 포함할 수 있다. 일련의 컴퓨터 판독가능 명령어들은 이전에 본 명세서에 설명된 기능의 전부 또는 일부를 구현한다.
당업자는 그러한 컴퓨터 판독가능 명령어들이 많은 컴퓨터 아키텍처들 또는 운영 체제들과 함께 사용하기 위한 다수의 프로그래밍 언어들로 기록될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 그러한 명령어들은, 반도체, 자기, 또는 광학을 포함하지만 이로 제한되지 않는, 현재 또는 미래의 임의의 메모리 기술을 이용하여 저장될 수 있거나, 또는 광학, 적외선, 또는 마이크로파를 포함하지만 이로 제한되지 않는, 현재 또는 미래의 임의의 통신 기술을 이용하여 송신될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램 제품은, 예를 들어, 시스템 ROM 또는 고정 디스크 상에 컴퓨터 시스템과 함께 사전로딩되거나, 또는 네트워크, 예를 들어, 인터넷 또는 월드 와이드 웹(World Wide Web)을 통해 서버 또는 전자 게시판으로부터 배포되는 첨부 인쇄 또는 전자 문서, 예를 들어, 수축 포장 소프트웨어를 구비한 분리가능한 중간매체로서 배포될 수 있음이 고려된다.
본 명세서에 설명된 기술의 실시예들은 이제 단지 예로서 그리고 첨부 도면들을 참조하여 기술될 것이다.
본 실시예들은, 예컨대 광선 추적 기반 렌더링 프로세스를 이용하여 디스플레이될 장면의 렌더링을 수행할 때, 도 1에 도시된 바와 같이 그래픽 프로세싱 시스템 내의 그래픽 프로세서의 동작에 관한 것이다.
광선 추적은 시점(때때로 "카메라"로 지칭됨)으로부터 다시 이미지 평면(이는 렌더링되고 있는 프레임) 내의 샘플링 위치들을 통해 장면 안으로 가는 광의 광선들의 경로들을 추적하는 것, 및 광선들과 장면 내의 객체들 사이의 상호작용의 효과를 시뮬레이션하는 것을 포함하는 렌더링 프로세스이다. 출력 데이터 값, 예컨대, 이미지 내의 샘플링 위치의 색상은 샘플링 위치를 통과하는 광선에 의해 교차되는 장면 내의 객체(들), 및 이 객체들의 표면들의 속성들에 기초하여 결정된다. 광선 추적 프로세스는 따라서 각각의 샘플링 위치에 대하여, 샘플링 위치를 통과하는 광선이 교차하는 장면 내의 객체들의 세트를 결정하는 것을 수반한다.
도 2는 예시적인 "전체" 광선 추적 프로세스를 도시한다. 광선(20)("일차 광선")은 시점(21)(예컨대 카메라 위치)로부터 이미지 평면(프레임)(23) 내의 샘플링 위치(22)를 통해 렌더링되고 있는 장면 안으로 거꾸로 캐스팅된다. 광선(20)이 장면 내의 객체(25), 예컨대 프리미티브(본 실시예들에서의 이러한 프리미티브들은 삼각형들의 형태의 것이지만, 또한, 다른 적합한 기하구조 형상들을 포함할 수 있음)와 처음 교차하는 지점(24)이 식별된다. 이 제1 교차는 샘플링 위치에 가장 가까운 장면 내의 객체와의 교차일 것이다.
셰도우 광선(26) 형태의 이차 광선은 제1 교차 지점(24)으로부터 광원(27)으로 캐스팅될 수 있다. 객체(25)의 표면의 재료에 따라, 반사된 광선(28) 형태의 다른 이차 광선은 교차 지점(24)으로부터 추적될 수 있다. 객체가 적어도 어느 정도 투명한 경우, 굴절된 이차 광선이 고려될 수 있다.
이차 광선들의 이러한 캐스팅은 이미지에 셰도우 및 반사를 추가하기를 원하는 경우에 사용될 수 있다. 이차 광선이 각각의 광원의 방향으로 캐스팅될 수 있다(그리고, 광원이 점광원인지 연부에 따라, 하나 초과의 이차 광선이 광원 상의 한 점으로 다시 캐스팅될 수 있음).
도 2에 도시된 예에서, 광원으로 다시 반사된 광선을 추적하기 전에, 일차 광선(20)의 단일 바운스만이 고려된다. 그러나, 원하는 경우, 더 많은 수의 바운스들이 고려될 수 있다.
이어서 샘플링 위치(22)에 대한 출력 데이터, 즉 그것의 색상 값(예컨대 RGB 값)이 일차, 및 임의의 이차, 광선(들) 캐스트의, 장면 내의 객체들과의 상호작용을 고려하여 결정된다. 이미지 평면(프레임)(23) 내에 있는 것으로 고려되는 각각의 샘플링 위치에 관하여 동일한 프로세스가 수행된다.
이러한 광선 추적 프로세싱을 용이하게 하기 위하여, 본 실시예들에서 렌더링될 장면들 내의 기하구조(예컨대 객체들)를 나타내는 가속 데이터 구조들은 이미지 평면 내의 샘플링 위치와 연관된 광선(들)에 대하여 교차 데이터를 결정할 때 사용되어 광선이 교차될 수 있는 기하구조의 서브세트를 식별한다.
광선 추적 가속 데이터 구조는 렌더링되고 있는 장면 내의 기하구조(예컨대 객체들), 특히 (고려되고 있는) 장면의 전체 볼륨 내의 각각의(서브-)볼륨들 내에 속하는 기하구조의 분포를 표현하고 나타낸다. 본 실시예들에서, 바운딩 볼륨 계층구조(BVH) 트리들의 형태의 광선 추적 가속 데이터 구조들이 사용된다.
도 3은 예시적인 BVH 트리(30)를 도시하며, 이는 전체 장면을 축-정렬된 바운딩 볼륨(axis-aligned bounding volume, AABV), 예컨대 정육면체 내에 봉입하고, 이어서, 원하는 최소 세분(볼륨)에 도달할 때까지 바운딩 볼륨을 임의의 적합하고 바람직한, 그리고 예컨대 다양한 세분 스킴들(예컨대, 자식당 동일한 개수의 객체들, 순회 비용에 기초함 등)에 따라 연속적인 서브-AABV들로 재귀적으로 세분함으로써 구성된다.
이러한 예에서, BVH 트리(30)는 와이드 트리이며, 여기서 각각의 바운딩 볼륨은 6개에 이르는 서브-AABV들로 세분된다. 그러나, 대체적으로, 임의의 다른 적합한 트리 구조가 사용될 수 있고, 트리의 주어진 노드가 임의의 적합하고 바람직한 개수의 자식 노드들을 가질 수 있다.
따라서, BVH 트리(30) 내의 각각의 노드는 그것과 연관된 렌더링되고 있는 장면의 각각의 볼륨을 가질 것이고, 종단 리프 노드들(31)은 각각 장면의 특정하고, 중첩되지 않은, 최소 세분된 볼륨을 표현하고, 임의의 부모 노드는 그것의 자식 노드들의 볼륨을 표현하고, 이와 연관된다. 각각의 리프 노드는 또한 이에 대응하여, 적어도 부분적으로, 리프 노드가 대응하는 볼륨 내에 속하는(예컨대 그것의 도심(centroid)이 해당 볼륨 내에 속함) 장면에 대하여 정의된 기하구조와 연관될 것이다. BVH 트리 가속 데이터 구조는 또한 (노드들 자체에 대하여 또는 다른 방식으로, 예컨대 사이드밴드 정보로서) 적절한 정보를 저장하여, 트리가 광선의 원점 및 방향에 기초하여 볼륨-단위로 순회되도록 하여 광선이 통과하는 볼륨을 표현하는 리프 노드를 식별할 수 있도록 한다.
이는 이어서 리프 노드가 발견될 때까지 BVH 트리 내의 바운딩 볼륨들의 계층구조에 대하여 광선을 테스트하는 것을 허용하고 용이하게 한다. 이어서 단지 광선과의 교차에 대하여 특정 리프 노드와 연관된 기하구조를 테스트하는 것이 필요하다.
도 4는 본 명세서에 설명된 기술의 실시예들의 전체 광선 추적 프로세스를 도시하는 흐름도이고, 그것은 그래픽 프로세서(2) 상에서 그리고 그것에 의해 수행될 것이다.
우선, 장면의 기하구조가 분석되고, 예를 들어 BVH 트리 구조의 형태의 가속 데이터 구조를 획득하도록 사용되며(단계(40)), 이는 위에서 논의된 바와 같다. 이는 임의의 적합한, 그리고 바람직한 방식으로, 예를 들어 초기 프로세싱에 의해 그래픽 프로세서(2) 상으로 전달된다.
이어서 일차 광선이 생성되고, 카메라로부터 이미지 평면(프레임) 내의 특정 샘플링 위치를 통과한다(단계(41)). 이어서 가속 데이터 구조는 일차 광선에 대하여 순회되고(단계(42)), 광선이 잠재적으로 교차하는 기하구조를 포함하는, 광선이 통과하는 제1 볼륨에 대응하는 리프 노드가 식별된다. 이어서 광선이 그 리프 노드 내의 (존재하는 경우) 임의의 기하구조, 예컨대 프리미티브들과 교차하는지 여부가 결정된다(단계(43)).
광선이 교차하는 (유효한) 기하구조가 노드 내에서 식별될 수 없는 경우, 프로세스는 단계(42)로 돌아가고, 광선은 계속해서 가속 데이터 구조를 순회하고, 광선이 교차하는 기하구조를 포함할 수 있는, 광선이 통과하는 다음 볼륨에 대한 리프 노드가 식별되고, 교차에 대한 테스트가 단계(43)에서 수행된다.
이것은, 광선이 교차하는 기하구조가 식별될 때까지, 광선이 (잠재적으로) 교차하는 각각의 리프 노드에 대하여 반복된다.
광선이 교차하는 기하구조가 식별되면, 해당 일차 광선(및 그에 따른 샘플링 위치)에 대하여 임의의 추가(이차) 광선들을 캐스팅할지 여부가 결정된다(단계(44)). 이는, 예컨대, 그리고 일 실시예에서, 광선이 교차하는 것으로 밝혀진 기하구조의 특성(예컨대 그것의 표면 속성들), 및 사용되고 있는 광선 추적 프로세스의 복잡성에 기초할 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 교차 지점(예컨대 셰도우 광선(들), 굴절 광선(들) 및/또는 반사 광선(들) 등)으로부터 나오는 하나 이상의 이차 광선들이 생성될 수 있다. 단계들(42, 43, 44)은 이어서 각각의 이차 광선에 관하여 수행된다.
캐스팅될 추가 광선들이 없으면, 광선(들)이 대응하는 샘플링 위치에 대한 셰이딩된 색상은, 일차 교차 지점에서의 객체의 표면의 속성들, 이차 광선들 등에 의해 교차되는 임의의 기하구조를 고려하여, 일차 광선 및 고려되는 임의의 이차 광선들의 캐스팅의 결과(들)에 기초하여 결정된다(단계(45)). 이어서, 샘플링 위치에 대한 셰이딩된 색상은 프레임 버퍼에 저장된다(단계(46)).
주어진 광선(일차든 또는 이차든)에 의해 교차되는 기하구조를 포함할 수 있는 (유효한) 노드가 단계(42)에서 식별될 수 없는 경우(그리고 샘플링 위치에 대해 캐스팅될 추가 광선들이 없음), 프로세스는 단계(45)로 이동하고, 셰이딩이 수행된다. 이 경우에, 셰이딩은 일 실시예에서, 광선에 대해 교차되는 기하구조가 발견되지 않는 경우에 수행될 "디폴트" 셰이딩 동작의 일부 형태에 기초한다. 이는, 예컨대, 단순히 디폴트 색상을 샘플링 위치에 할당하는 것, 및/또는 정의된, 디폴트 기하구조가, 장면 내의 실제 기하구조 교차가 발견되지 않는 경우에 사용되게 하는 것을 포함할 수 있고, 이때 샘플링 위치는 이어서, 그 디폴트 기하구조에 따라 셰이딩된다. 물론, 다른 배열들이 가능할 것이다.
이 프로세스는 이미지 평면(프레임) 내에 있는 것으로 고려되는 각각의 샘플링 위치에 대하여 수행된다.
도 5는 본 명세서에 설명된 기술의 실시예들에 사용될 수 있는 대안적인 광선 추적 프로세스를 도시하며, 여기서 도 3 및 도 4에 관련하여 기재된 전체 광선 추적 프로세스의 단계들 중 일부만이 수행된다. 이러한 대안적인 광선 추적 프로세스는 "하이브리드" 광선 추적 프로세스로 지칭될 수 있다.
이 프로세스에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 대신에 이미지 평면(프레임) 내의 각각의 샘플링 위치에 대한 제1 교차 지점(50)은 먼저 래스터화 프로세스를 이용하여 결정되고 "G-버퍼"(51)로 알려진 중간 데이터 구조에 저장된다. 따라서, 각각의 샘플링 위치에 대하여 일차 광선을 생성하고, 장면 내의 기하구조와 일차 광선의 제1 교차 지점을 식별하는 프로세스는 "G-버퍼"를 생성하기 위한 초기 래스터화 프로세스로 대체된다. G-버퍼는 이미지 평면(프레임) 내의 각각의 샘플링 위치에 대한 각각의 제1(가장 가까운) 교차 지점에 대한 심도, 색상, 법선 및 표면 속성들(및 임의의 다른 적절하고 바람직한 데이터, 예컨대 알비도 등)을 나타내는 정보를 포함한다.
이차 광선들, 예컨대 광원(53)에 대한 셰도우 광선(52), 및 반사 광선(54)은 이어서, 제1 교차 지점(50)으로부터 시작되어 캐스팅될 수 있고, 샘플링 위치들의 셰이딩은 첫 번째로 교차되는 기하구조의 속성들, 및 이차 광선들의 장면 내의 기하구조와의 교차들에 기초하여 결정된다.
도 4의 흐름도를 참조하면, 이러한 하이브리드 프로세스에서, 일차 광선에 대한 전체 광선 추적 프로세스의 단계들(41, 42, 43)의 초기 통과는 생략될 것인데, 그 이유는 일차 광선들을 캐스팅하고 그것들의 장면 내의 기하구조와의 제1 교차를 결정할 필요가 없기 때문이다. 각각의 샘플링 위치에 대한 제1 교차 지점 데이터는 대신에 G-버퍼로부터 획득된다.
이어서, 프로세스는 G-버퍼로부터 획득된 각각의 픽셀에 대한 제1 교차 지점에 기초하여 셰이딩 스테이지(45)로 진행할 수 있거나, 또는 제1 교차 지점으로부터 나오는 이차 광선들이 고려될 경우, 이는 도 4를 참조하여 기술된 방식으로 캐스팅될 필요가 있을 것이다. 따라서, 단계들(42, 43, 44)은 전체 광선 추적 프로세스에 관련하여 이전에 기술된 것과 동일한 방식으로 임의의 이차 광선들에 대하여 수행될 것이다.
샘플링 위치에 대해 결정된 색상은 제1 교차 지점에 기초하여 샘플링 위치에 대해 결정된 셰이딩 색상(G-버퍼로부터 획득된 바와 같음)에 기초하여 도 4의 단계(46)와 동일한 방식으로 프레임 버퍼에 기록될 것이고, 적용가능한 경우, 임의의 이차 광선들의 장면 내의 객체들과의 교차들은 광선 추적을 이용하여 결정된다.
본 실시예들은 특히, 예컨대 도 2 내지 도 4를 참조하여 전술된 바와 같이 광선 추적-기반 렌더링을 수행할 때 그래픽 프로세서의 동작에 관한 것으로, 특히 광선 추적 동작의 일부로서 수행되는 광선 추적 가속 데이터 구조 순회 및 기하구조 교차(도 4의 단계 42 및 단계 43))에 관한 것이다.
도 6은 본 실시예들의 그래픽 프로세서(GPU)(60)의 관련 요소들 및 컴포넌트들을 개략적으로 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, GPU(60)는 (예컨대 적절한 상호접속부 및 (동적) 메모리 제어기를 통해) 오프-칩 메모리 시스템(68)과 통신하도록 동작가능한 메모리 관리 유닛(63) 및 레벨 2 캐시(64)와 함께 하나 이상의 셰이더(프로세싱) 코어들(61, 62)을 포함한다.
도 6은 하나의 셰이더 코어(61)의 관련 구성을 개략적으로 도시하지만, 통상의 기술자에 의해 이해될 바와 같이, 그래픽 프로세서(60)의 임의의 추가 셰이더 코어들이 대응하는 방식으로 구성될 것이다.
(그래픽 프로세서(GPU) 셰이더 코어들(61, 62)은 렌더링 목표, 예컨대 프레임과 같이 생성될 출력 내의 각각의 "아이템"에 대해 작은 프로그램들을 실행함으로써 프로세싱 동작들을 수행하는 프로그래밍가능 프로세싱 유닛들(회로들)이다. 이와 관련한 "아이템"은, 예컨대 정점(vertex), 하나 이상의 샘플링 위치들 등일 수 있다. 셰이더 코어들은 하나 이상의 실행 스레드들에 의해 각각의 "아이템"을 프로세싱할 것이고, 이는 해당 "아이템"에 대한 해당 셰이더 프로그램(들)의 명령어들을 실행할 것이다. 통상적으로, 각각 동시에(병렬로) 실행되는 다수의 실행 스레드들이 있을 것이다.)
도 6은 본 실시예들의 동작에 관련된 그래픽 프로세서(60)의 주요 요소들을 도시한다. 통상의 기술자에 의해 이해될 바와 같이, 도 6에 도시되지 않은 그래픽 프로세서(60)의 다른 요소들이 있을 수 있다. 또한 여기서 도 6은 단지 개략적이고, 예를 들어, 실제로 도시된 기능 유닛들은 중요한 하드웨어 회로들을 공유할 수 있지만, 그것들은 도 6에서 별개의 유닛들로 개략적으로 도시되어 있음을 유의해야 한다. 또한 그래픽 프로세서의 각각의 요소들 및 유닛들 등은 도 6에 도시된 바와 같이, 달리 표시되지 않는 한, 원하는 대로 구현될 수 있으며, 그에 따라, 예컨대, 필요한 동작 및 기능들을 수행하기 위한 적절한 회로들(프로세싱 로직) 등을 포함할 것임이 이해될 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 그래픽 프로세서(60)의 각각의 셰이더 코어는 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하는 실행 스레드들을 위한 그래픽 셰이더 프로그램들을 실행하도록 동작가능한 적절한 프로그래밍가능 실행 유닛(실행 엔진)(65)을 포함한다.
셰이더 코어(61)는 또한, 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위해 프로그래밍가능 실행 유닛(65)에 의해 실행될 명령어들을 저장하는 명령어 캐시(66)를 포함한다. 실행될 명령어들은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상호접속부(69) 및 마이크로-TLB(변환 색인 버퍼(translation lookaside buffer))(70)를 통해 메모리 시스템(68)으로부터 페치될 것이다.
셰이더 코어(61)는 또한, 프로그래밍가능 실행 유닛(65)과 통신하는 적절한 로딩/저장 유닛(76)을 포함하고, 이는, 예컨대, 프로그래밍가능 실행 유닛(65)에 의해 프로세싱될 데이터 등을 적절한 캐시 안으로 로딩하고, 데이터를 다시 메모리 시스템(68)에 기록하도록 (프로그래밍가능 실행 유닛에서 실행되는 프로그램들을 위한 데이터 로딩 및 저장을 위해) 동작가능하다. 다시, 그러한 데이터는 로딩/저장 유닛(76)에 의해 상호접속부(69) 및 마이크로-TLB(70)를 통해 페치/저장될 것이다.
그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위해, 프로그래밍가능 실행 유닛(65)은 (예컨대 렌더링될 프레임의 각각의 샘플링 위치들에 대응하는) 각각의 실행 스레드들에 대한 그래픽 셰이더 프로그램들(명령어들의 시퀀스들)을 실행할 것이다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 셰이더 코어(61)는 프로그래밍가능 실행 유닛(65)에 의한 실행을 위해 실행 스레드들을 생성하도록 동작가능한 f 스레드 생성기(발생기)(72)를 추가로 포함한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 셰이더 코어(61)는 또한 교차 테스트 회로(74)를 포함하는데, 이는 프로그래밍가능 실행 유닛(65)과 통신하고, 프로그래밍가능 실행 유닛(65)으로부터 수신된 메시지들(75)에 응답하여, 광선 추적 기반 렌더링 프로세스의 일부로서 프로세싱되는 광선들에 대한 광선 추적 가속 데이터 구조 순회들(즉, 도 4의 단계 42의 동작) 동안 요구되는 광선-볼륨 테스트를 수행하도록 동작가능하다.
본 실시예들에서, 교차 테스트 회로(74)는 또한, 요구되는 광선-프리미티브 테스트(즉, 도 4의 단계 43의 동작)를 수행하도록 동작가능하다. 교차 테스트 회로(74)는 또한, 그러한 교차 테스트에 대해 요구되는 데이터를 로딩하기 위해 로딩/저장 유닛(76)과 통신할 수 있다.
본 실시예들에서, 그래픽 프로세서의 교차 테스트 회로(74)는, 광선 추적 동작에 사용되는 광선에 의해 교차될 수 있는(그리고 교차되는) 렌더링될 장면에 대한 기하구조를 결정하기 위해 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회 동안 요구되는 광선-볼륨 및 광선-프리미티브 교차 테스트를 수행하도록 구성된 (실질적) 고정 기능 하드웨어 유닛(회로)이다.
도 7은 교차 테스트 회로(74)와 셰이더 코어들(61, 62) 사이의 통신을 더 상세히 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예들에서, 교차 테스트 회로(74)는, 광선-볼륨 테스트를 수행하기 위한 하드웨어 회로(RT_RAY_BOX)(77) 및 광선-프리미티브 테스트를 수행하기 위한 하드웨어 회로(RT-RAY-TRI)(75)를 포함한다. 따라서, 셰이더 코어들(61, 62)은 순회 동작 동안 교차 테스트를 수행하는 것이 바람직할 때, 이에 따라 각자의 광선-볼륨 테스트 회로(77) 및 광선-프리미티브 테스트 회로(75)에 메시징하기 위한 적절한 메시지 블록들(614, 616, 624, 626)을 포함한다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 메시지 블록들은 셰이더 코어들(61, 62)의 각자의 레지스터 파일들(612, 622)과 통신하여, 교차 테스트의 결과가 레지스터 파일들에 기록될 수 있게 한다. 특히, 본 실시예들에서, 순회 동작은, 순회 동작을 수행하고 있는 광선들을 프로세싱하는 복수의 실행 스레드들(랩)의 그룹에 대한 공유 레지스터 파일들의 세트에서 유지되는 순회 스택을 사용하여 관리된다.
도 8은 본 실시예들에서의 스택 레이아웃을 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 순회 스택은 엔트리들(80)의 목록을 포함한다. 각각의 엔트리는, 예컨대 다음 노드 어드레스(83)에 대한 적합한 포인터의 형태로, 테스트될 다음 노드 어드레스의 표시와 연관된다. 리프 카운트(82) 필드는, 노드가 리프 노드에 대응하는지 또는 내부 노드에 대응하는지, 그리고 따라서, 광선-볼륨 테스트를 트리거하는지 아니면 광선-프리미티브 테스트를 트리거하는지를 추적하는 데 사용된다. 순회를 함께 수행하는 광선들의 그룹 내의 어느 광선들이 해당 노드에 대해 테스트되어야 하는지를 나타내는 다른 필드(81)가 제공된다.
상기에서 언급된 바와 같이, 순회 스택은 본 실시예들에서, 광선들을 프로세싱하는 실행 스레드들에 대해 할당된 공유 레지스터들의 세트를 통해, 전체로서 광선들의 그룹에 대해 관리된다. 따라서, 이는 메모리 대역폭을 감소시키는 것을 도울 수 있는데, 그 이유는 순회 스택이 전체로서 그래픽 프로세서에 그룹에 대해 국부적으로 관리될 수 있기 때문이다.
도 9는 본 명세서에 설명된 기술의 실시예에서 장면의 뷰를 렌더링하기 위해 광선 추적 기반 렌더링 프로세스를 수행할 때 그래픽 프로세서(60)의 셰이더 코어(61)의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 렌더링되는 프레임의 주어진 샘플링 위치와 관련한 동작을 도시한다. 이 동작은 렌더링되고 있는 프레임의 각각의 샘플링 위치에 대해, 그리고 활성이고 프레임을 렌더링하는 데 사용되고 있는 각자의 셰이더 코어 각각에 의해 반복될 것이다.
위에서 논의된 바와 같이, 본 실시예들에서, 샘플링 위치들은, 샘플링 위치들에 대해 각자의 실행 스레드들을 생성하고 이어서 이들 스레드들에 대해 적절한 셰이더 프로그램들을 실행함으로써 렌더링된다. 따라서, 프로세스는 스레드 생성기(72)가, 렌더링되고 있는 샘플링 위치에 대응하는 적절한 실행 스레드를 생성하는 것으로 시작할 것이다. 실행 스레드는 이어서, 샘플링 위치에 대한 광선 추적 기반 렌더링 프로세스를 수행하기 위해 초기 광선 추적 셰이더 프로그램을 실행할 것이다.
본 실시예들에서, 샘플링 위치에 대해 실행되는 초기 광선 추적 셰이더 프로그램은, 특히, 실행될 때, 해당 광선과 그에 대해 테스트될 BVH 트리의 주어진 노드 사이에서 요구되는 광선-볼륨 또는 광선-프리미티브 교차 테스트를 수행하도록 교차 테스트 회로(74)에 메시지(75)를 전송하기 위해 프로그래밍가능 실행 유닛(65)을 트리거하는 하나 이상의 명령어들을 포함할 것이다.
본 실시예들에서, 셰이더 프로그램은 복수의 실행 스레드들(예컨대, 랩)의 그룹에 의해 실행되며, 이때 각각의 실행 스레드는, 이에 의해 전체로서, 순회 동작을 함께 수행하게 되는 복수의 광선들의 그룹 내의 각자의 광선에 대한 순회 동작을 수행한다. 이를 용이하게 하기 위해, 순회 동작을 수행하기 위한 셰이더 프로그램은, 실행 스레드들의 그룹 내의 모든 실행 스레드들이 '활성' 상태에 있어서, 예컨대, 이어서 순회 동작이 전체로서, 예컨대 SIMD 실행 상태로, 실행 스레드 그룹을 사용하여 수행될 수 있도록 하는 것을 보장(강제)하는 초기 명령어를 포함할 수 있다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 샘플링 위치에 대한 초기 광선 추적 셰이더 프로그램을 실행하는 동안, 프로그래밍가능 실행 유닛(65)이 그러한 'Enter_SIMD_state' 명령어를 접하여 실행할 때(단계 90), 이러한 지점에서, 프로그램을 실행하는 실행 스레드들의 그룹 내의 모든 실행 스레드들이 활성(SIMD) 상태에 있다는 것이 보장될 수 있다.
이어서, 실행 스레드들의 그룹에 대해 유지되는 순회 스택은 순회 동작을 위해 적합하게 초기화될 수 있다(단계 91).
이어서, 순회 스택 내의 제1 엔트리(예컨대, 루트 노드)는 순회 동작을 시작하기 위해 스택으로부터 팝핑된다(단계 92).
이러한 지점에서, 루트 노드는 순회 스택 내의 유일한 엔트리여서, 따라서 스택 언더플로우가 없을 것이고(단계 93 - 아니오), 이어서, 셰이더 프로그램은 노드가 리프 노드인지 아니면 내부 노드인지를 결정하도록 진행한다(단계 94).
이어서, 루트 노드, 및 순회 동작 동안 만나는 다른 내부 노드들에 대해, 요구되는 광선-볼륨 교차 테스트를 수행하여, 노드가, 순회 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 그룹 내의 광선에 의해 교차될 수 있는 임의의 기하구조를 표현하는지 여부를 결정하는 것이 필요하다. 이것은, 실행 유닛에 의해 실행될 때(단계 95), 원하는 광선-볼륨 테스트를 수행하도록 교차 테스트 회로(74)의 광선-볼륨 교차 테스트 회로(77)에 메시징하기 위해 실행 유닛을 트리거할 적절한 광선-볼륨 테스트 명령어('RT_RAY_BOX')를 셰이더 프로그램 내에 포함시킴으로써 행해진다.
도 10은 본 명세서에 설명된 기술의 일 실시예에 따른 광선-볼륨 교차 테스트 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 광선-볼륨 테스트 명령어('RT_RAY_BOX')가 BVH 트리 내의 주어진 노드와 관련하여 실행될 때, (순회 스택 내의 적절한 필드(81)에서 표시된 바와 같이) 노드와의 교차에 대해 테스트될 필요가 있는 순회 동작을 수행하는 복수의 광선들의 그룹 내의 제1 광선이 선택되고(단계 951), 이어서, 이는 해당 노드와 연관된 각각의 자식 노드 볼륨에 대해 반복적으로 테스트된다(단계 952).
따라서, 각각의 자식 노드 볼륨에 대해, 광선이 자식 볼륨과 교차하는지 여부가 결정되고(단계 953), 광선이 교차하는 경우, 이에 따라, 자식 노드에 대한 히트 마스크(도 8의 필드(81))가 이를 반영하도록 설정된다. 광선이 제1 자식 노드 볼륨과 교차하지 않는 경우, 광선은, 자식 노드 볼륨들에 걸쳐 그 광선에 대한 반복이 완료될 때까지, 다음 자식 노드 볼륨 등에 대해 테스트된다(단계 955). 이어서, 테스트는, 모든 광선들이 모든 자식 노드 볼륨들에 대해 테스트될 때까지, 노드에 대해 테스트될 광선들에 걸쳐 반복된다(단계 956).
이어서, 교차된 각각의 자식 노드 볼륨에 대해, 교차 테스트의 결과가 반환되며, 이때 적절한 엔트리가 순회 스택으로 푸시되어, 이에 따라, 자식 노드가 이어서 테스트될 수 있도록 한다(단계 957).
이의 일부로서, 교차 테스트의 결과들의 푸싱이, 순회 스택이 오버플로우되게 할 것인지 - 즉 스택에 빈 공간이 없는 상태(full)이기 때문임 - 의 여부가 먼저 테스트된다(단계 958). 이어서, 순회 스택에 이용가능한 엔트리들이 있는 한(단계 958 - 아니오), 적합한 엔트리가 순회 스택으로 푸시되며, 이때 엔트리는 자식 노드에 대한 히트 마스크(도 8의 필드(81))뿐만 아니라 자식 노드의 리프 카운트 및 표시(도 8의 필드들(82, 83))를 포함한다.
예를 들어, 이어서, 자식 노드가 리프 노드인지의 여부가 결정된다(단계 960). 노드가 리프 노드가 아닌 경우, 이어서 어느 자식 노드들이 노드와 연관되는지를 나타내는 노드 인덱스가 계산될 수 있고(단계 961), 이에 따라 순회 스택으로 푸시될 수 있다. 한편, 자식이 리프 노드인 경우, 이어서 리프 크기가 계산되며(단계 964), 어느 프리미티브들이, 리프 노드에 의해 표현되는지를 나타내는 적절한 리프 인덱스가 계산되는데(단계 955), 이는 이어서 순회 스택으로 푸시된다.
이는, 각각의 자식 노드에 대한 각자의 엔트리들이 순회 스택 내에 적절하게 추가될 때까지, 광선에 의해 교차되는 것으로 결정된 각각의 자식 노드에 대해 행해진다(단계 963).
이어서, 교차 테스트의 결과가 이에 따라 반환되고, 순회 동작 동안 순회 스택으로 푸시된다. 교차 테스트의 결과가 순회 스택을 오버플로우하는 이벤트 시에(단계 96 - 예), 전체 순회 스택은 이어서 메모리로 푸시되고(단계 97), 이것의 표시는 순회 스택 내로 기록된다. 이는 이어서 (단계 93에서) 확인될 수 있으며, 오버플로우 이벤트가 있던 이벤트 시에(단계 93 - 예), 이어서, 스택이 메모리로부터 로딩될 수 있는지의 여부가 확인되고(단계 103), 그러한 경우, 스택은 이어서 적절하게 로딩되고(단계 104), 스택 엔트리들은 순회 동작이 계속될 수 있도록 팝핑된다(단계 92).
한편, 스택이 메모리로부터 로딩될 수 없는 경우, 임의의 이유로, 그 경우에, 순회 동작이 행해질 수 있으며(단계 106), 이때 실행 스레드 그룹은 이에 따라 먼저 SIMD 상태를 벗어난다(단계 105).
따라서, 순회 스택은, 어느 노드들이, 순회 동작을 함께 수행하는 광선들의 그룹 내의 광선들에 의해 교차될 수 있는 기하구조를 표현하는지를 결정하도록 BVH 트리의 다양한 노드들을 테스트하기 위해 통과될 수 있다.
순회 동작이 BVH 트리의 주어진 분기의 종단에서 리프 노드에 도달하여, 노드가 (단계 94에서) 리프 노드라고 결정되며, 이때 이에 따라 순회 동작이, 리프 노드가 광선에 의해 교차될 수 있는 기하구조를 표현함을 나타낼 때, 실제 기하구조 교차들이 결정된다.
이는 다양한 방식들로 행해질 수 있지만, 본 실시예들에서, 이는, 실행 유닛에 의해 실행될 때(단계 98), 원하는 광선-프리미티브 테스트를 수행하도록 교차 테스트 회로(74)의 광선-프리미티브 교차 테스트 회로(75)에 메시징하기 위해 실행 유닛을 트리거할 적절한 명령어('RT_RAY_TRI')를 셰이더 프로그램 내에 포함시킴으로써 행해진다.
도 11은 본 명세서에 설명된 기술의 일 실시예에 따른 광선-프리미티브 교차 테스트 동작을 보여주는 흐름도이다.
이어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 리프 노드와 관련하여 광선-프리미티브 교차 테스트 ('RT_RAY_TRI') 명령어를 실행한 것에 응답하여, 리프 노드에 의해 표현되는 프리미티브들(예컨대, 삼각형들)의 세트가 테스트를 위해 로딩된다.
리프 노드에 의해 표현되는 각각의 프리미티브(삼각형)에 대해(단계(981), 리프 노드 볼륨(히트 마스크에 의해 표시된 바와 같음, 도 8의 필드(81))과 교차하는 것으로 결정된 광선들은 이어서, 프리미티브에 대해 반복적으로 테스트되어(단계 982), 광선이 프리미티브에 히트하는지 여부를 결정한다(단계 983). 어떠한 히트들도 없는 경우, 모든 광선들이 프리미티브에 대해 테스트될 때까지, 다음 광선 등이 테스트된다(단계 985).
이어서, 임의의 히트들에 대해, "불투명한" 히트가 있는지의 여부가 결정된다(단계 984). 광선이 불투명한 기하구조에 히트하는 경우, 광선은 추가로 전파될 필요가 없고, 따라서, 그 범위는 이에 따라, 이어서, 업데이트될 수 있다(단계 986). 이어서, 광선이 제1 히트 시에 종료되도록 플래그되는지의 여부가 결정될 수 있다(단계 987). "예"인 경우, 히트 마스크(도 8의 필드(81))가 적절하게 업데이트될 수 있고(단계 988), 이어서, 테스트가 다음 광선으로 이동할 수 있다.
일단 모든 광선들이 (제1) 프리미티브에 대해 테스트되었다면, 임의의 불투명하지 않은 히트들이 있었는지의 여부가 결정된다(단계 989). '불투명하지 않은' 프리미티브를 히트하는 것으로 결정되는 임의의 광선들에 대해, 광선-프리미티브 테스트는 조기에 종료될 필요가 있을 수 있으며, 예컨대, 이때, 결과는 이에 따라 셰이더 프로그램으로 반환되어, 셰이더 프로그램이 불투명하지 않은 히트를 어떻게 핸들링할지(즉, 히트가 카운팅될 필요가 있는지 여부)를 결정할 수 있다. 따라서, 임의의 불투명하지 않은 히트들이 있는 이벤트 시에, 광선-프리미티브 테스트는 (어떠한 더 많은 프리미티브들도 테스트하지 않고서) 조기에 종료될 수 있으며, 이때 순회 상태가 이에 따라 업데이트된다(단계 991). 그 경우에, 광선-프리미티브 교차 테스트는 모든 광선들에 대해 종료되어, 광선들의 그룹이 순회 동작을 위해 함께 유지되도록 한다,
달리, 어떠한 불투명하지 않은 히트들도 없는 경우, 광선-프리미티브 교차 테스트는 다음 프리미티브를 테스트하는 것으로 이동하고(단계 990), 리프 노드에 대한 모든 프리미티브가 테스트될 때까지, 그 프리미티브 등과의 교차에 대해 광선들의 그룹 내의 광선들을 반복적으로 테스트한다. 따라서, 일단 광선-프리미티브 교차 테스트가 완료되었다면, 순회 상태가 그에 따라 교차 테스트의 결과와 함께 업데이트될 수 있고(단계(991), 이어서 동작이 행해진다(단계 992).
종단 노드에 의해 표현되는 프리미티브들(예컨대, 삼각형들)의 '배치'에 대해 교차 테스트될 주어진 광선에 대해, 단일 교차('히트')만을 보고하는 것이 바람직하다. 즉, 광선이 2개 이상의 프리미티브들 사이의 공유 경계와 교차하는 것으로 결정될 때, 광선-프리미티브 교차 테스트는, 프리미티브들 중 단 하나의 프리미티브만이 교차되는 것으로 보고해야 하고, 본 실시예들에서는 보고하며, 그렇지 않은 경우, 최종 렌더링 출력에 다양한 아티팩트들이 있을 수 있다. 이러한 문제는 "수밀성"으로 지칭된다.
본 실시예들에서, 광선-프리미티브 교차는 도 11에 도시된 바와 같이 반복적으로 수행되며, 이때 개별 프리미티브들이 개별적으로 제공되고, 광선이 인근/인접 프리미티브들에 대한 임의의 히트들도 가졌는지의 여부에 대한 어떠한 정보도 추적하지 않는다. 또한, 각각의 프리미티브는, 예컨대 이러한 문제를 해결하기 위해 사용될 수 있는 메타데이터 주석들 등을 갖지 않는 단 3개의 지점들로서 제공된다.
따라서, 본 실시예들에서, (타이-브레이킹 스킴이, 프리미티브들이 테스트되는 순서, 또는 임의의 다른 프리미티브들에 대한 테스트의 결과 등에 의존적이지 않도록) 테스트되고 있는 광선 및 프리미티브 쌍의 기하학적 선명도들에(만) 기초하여 광선이 프리미티브의 내부에 있어야 하는지 아니면 외부에 있어야 하는지를 결정할 수 있는 타이-브레이킹 스킴이 제공된다.
예를 들어, 광선이 (예컨대, 도 12a에 도시된 바와 같이) 광선으로부터 보이는 바와 같은 전방-대면하고 있는 2개의 프리미티브들 사이의 에지를 히트하는 경우, 본 실시예는 타이-브레이크 테스트를 호출하여, 프리미티브들이 하나씩 제출될 때, 그들 중 정확히 하나가 내부-히트를 등록하고 다른 하나가 미스를 등록하게 할 것이다
유사하게, 광선이, (예컨대, 도 12b에 도시된 바와 같이) 광선으로부터 보여지는 바와 같이 모두가 전방-대면하고 있는 다수의 프리미티브들 사이에서 공유되는 정점을 히트하는 경우, 타이-브레이크 테스트는, 프리미티브들이 하나씩 제출되는 경우, 타이-브레이크 테스트가 그들 중 하나의 프리미티브를 내부-히트로 보고하고 다른 모든 프리미티브들이 외부로서 보고되게 하도록 구성되어야 한다. 따라서, 히트하는 프리미티브는 제출 순서가 아닌 그의 기하구조에만 의존해야 한다.
본 실시예들에서, 이러한 상황들 둘 모두에 대해, 특히 정점과 교차하는 광선의 인스턴스들이, 정점을 정의하는 2개의 에지들에 대해 에지에 대한 타이-브레이크 테스트의 2개의 응용들로서 구현될 수 있도록 공통 테스트가 제공된다(이때 광선은, 에지 테스트의 응용들 둘 모두가 "내부"를 반환하는 경우에 프리미티브를 내부로서 카운트하였음).
모든 프리미티브들이 동일한 와인딩 순서(즉, 모두가 시계 방향)를 갖는다고 가정하면, 도 13에 도시된 바와 같이, 하기의 타이-브레이크 절차가 사용될 수 있다.
먼저, 단계 S1에서, 광선의 방향에 수직인 벡터 "Dp"가 계산된다. 예를 들어, 광선에 대한 방향-벡터 D = (Dx,Dy,Dz)를 고려할 때, 수직-벡터는, Dx==0일 때를 제외하면, Dp = (-Dy,Dx,0)로서 계산될 수 있고, 이 경우, 그것은 Dp = (1,Dx,0)로서 계산될 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 연산은 계산을 위해 하나의 0에 대한 비교(compare-against-zero) 및 하나의 MUX를 사용한다.
이어서, 단계 S2에서, 타이-브레이크가 수행될 임의의 주어진 에지에 대해, 그 에지의 방향에 대한 벡터가 계산된다(p1-p0). 하나의 에지로부터 다른 에지로의 벡터는 3개의 감산들을 필요로 하지만, 이것이, 다른 벡터의 Z 성분이 0인 내적으로 공급되기 때문에, 계산은 실제로 감산들 중 2개만을 필요로 하고, 이는 바람직하게는, 계산들을 단순화하기 위해, 예컨대 하드웨어 구현을 용이하게 하기 위해, 본 실시예에서 행해진다.
단계 S3에서, 이러한 2개의 벡터들의 스칼라적(내적)이 계산된다: Dp*(p1-p0). 수직-벡터 Dp가 그의 Z-성분이 0인 것으로 설정될 수 있다는 것을 고려할 때, 3개보다는 단지 2개의 곱셈들이 필요하다. 따라서, 스칼라적(내적)은 바람직하게는, 계산을 단순화하기 위해 2개의 치수들로 수행된다. 추가적으로, 타이-브레이크 테스트는 그의 수치 크기가 아니라 이러한 내적의 부호(포지티브/네거티브/0)에만 관심이 있기 때문에, 단지 2개의 곱셈 결과들만을 비교하는 것이면 충분하고; 실제로 이들을 함께 추가할 필요는 없다. 다시, 이는 계산들을 단순화하는 것을 돕는다.
이어서, 내적의 부호는 광선을 프리미티브 내부에 있는 것으로 카운트할지 아니면 외부에 있는 것으로 카운트할지를 결정하는 데 사용된다. 따라서, 단계 S4에서, 내적이 포지티브인 경우, 광선은 이어서 "내부"로 카운트되는 반면, 내적이 네거티브인 경우, 광선은 이어서 "외부"로 카운트된다.
내적이 정확히 0인 경우, 에지를 형성하는 2개의 정점들을 사용하는 추가의 사전학적 비교가 수행되어, 단계 S5에서, 광선을 프리미티브 내부로서 보고할지 아니면 외부로서 보고할지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프리미티브에 대한 정점들은 전형적으로, 3개의 FP32-값들(x, y, z)의 튜플(tuple)들로서 표현될 것이다. 따라서, 3개의 값들의 비트 표현은, 정점에 대한 값을 결정하기 위해, 예컨대 이들을 96-비트 벡터로 연결함으로써 사용될 수 있다. 이어서, 2개의 정점들 사이의 사전학적 비교는 그들의 2개의 값들 사이의 96-비트 무부호 정수 비교를 수행함으로써 얻어질 수 있다. 예를 들어, 제2 정점이 그러한 테스트에 따라 제1 정점 "초과"인 경우, 광선은 "내부"로서 카운트되고, 그렇지 않은 경우, "외부"로서 카운트된다.
그러한 최대로 단순한 사전학적 순서는 어떠한 기하학적 의미도 갖지 않으며; 그것은 기하학적 타이-브레이크가 쉽게 달성되지 않는 경우들에 있어서 순수하게 타이-브레이크를 제공하기 위해 존재한다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 이러한 목적을 위해 임의의 다른 적합한 값들이 사용될 수 있다.
예를 들어, 사전학적 순서에 일부 기하학적 의미를 추가하기 위해, 대안적으로, 예컨대 각각의 FP32 값에 대해, 부호 비트를 갖는 모든 지수/가수 비트들을 먼저 XOR하고, 이어서, 부호 비트를 플립핑하고, 이어서, 96-비트 벡터를 어셈블함으로써, 96-비트 벡터들을 준비할 수 있다. 이것은, 정점들이 Z를 첫 번째로, Y를 두 번째로, X를 마지막으로 순서화되는 순서화를 생성할 것이다. 이는 또한 일부 개선들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 수직-벡터 Dp의 상기의 구성으로, 사전학적 테스트는 순수하게 수직인 에지들에 대해 항상 호출된 상태가 될 것이고; 그러한 경우, Z 좌표들이 네거티브로부터 포지티브로 전이할 때 극성을 플립핑하는 테스트를 갖는 것이 문제가 될 수 있다. XOR하는 것에 대한 대안적인 사전학적 순서화는 이러한 문제를 해결한다.
따라서, 도 13에 도시된 타이-브레이크 스킴은, 임의의 다른 프리미티브들을 고려할 필요 없이, 광선이 프리미티브의 내부에 있는 것으로 보고되어야 하는지 아니면 외부에 있는 것으로 보고되어야 하는지가 결정될 수 있도록 테스트되는 임의의 주어진 광선/프리미티브 쌍에 대한 결정론적 결과를 제공할 것이다.
예를 들어, 에지의 타이-브레이크에 대해, 에지가 (동일한 와인딩의) 2개의 프리미티브들 사이에서 공유되는 경우, 그것은 반대편 정점 순서들에 따라 2회 나타날 것이다. 이는, 하나의 프리미티브에 대해, 내적이 포지티브(예컨대, 광선이 "내부"에 있는 것으로 결정되도록 함)인 반면, 다른 프리미티브에 대해, 내적이 네거티브(내적이 정확히 0이 아닌 한, 이 경우, 그것은 사전학적 테스트를 플립핑할 것임)이도록, 테스트가 상이한 프리미티브들과 관련하여 수행될 때 내적의 부호를 플립핑할 것이다. 따라서, 상기의 타이-브레이크 스킴은 (예컨대, 도 12a에 도시된 바와 같이) 에지-타이 브레이크들을 효율적으로 핸들링할 수 있다.
(예컨대, 도 12b에 도시된 바와 같이) 정점의 타이-브레이크에 대해, 관련 프리미티브들은, 광선의 관점에서, 정점 주위에서 온전히 확장되는 프리미티브 팬을 형성할 것이다. 수직-벡터는, 광선이 놓이고 이러한 프리미티브 팬을 또한 절반으로 절단하는 평면을 정의한다. 프리미티브들 모두가 동일한 와인딩을 갖는다고 가정하면, p1이 이러한 평면 내에 놓이는 중심-정점인 경우, p0이 그 평면 아래에 놓이고 p2가 위에 놓이는 그의 정점들(p0,p1,p2)에 의해 정의된 프리미티브에 대한 타이-브레이크 테스트는 팬 내에 단 하나의 그러한 프리미티브가 있을 수 있도록 구성되어야 한다. 이 경우, 벡터들 p1-p0 및 p2-p1은 둘 모두가 평면으로부터 위로 지향될 것이다. 이는, 이러한 2개의 벡터들과 수직-벡터 사이의 내적들을 취함으로써 식별될 수 있다. 이는 평면 아래에 p0을 갖고 그 위에 p2를 갖는 삼각형에 대해서만 2개의 포지티브 내적들을 생성할 것이다.
(p0 또는 p2 중 하나가 평면 상에 정확하게 놓이는 경우에 대해, 타이-브레이크 스킴은 다시, 사전학적 테스트를 사용하여, 이를 아래에 있는 것으로 또는 위에 있는 것으로 임의적으로 해결할 수 있고; p0 및 p2 둘 모두가 평면에 있는 경우에 대해, 광선을 축퇴시키거나 그와 정확히 일치하는 삼각형이 존재하며, 이 경우, 1 또는 2개의 히트들이 팬에 대해 전체로서 반환되는지의 여부는 실제로 문제가 되지 않는다).
이러한 방식으로, 상기의 테스트의 2개의 응용들은 충분해야 하며, 정점 교차들을 해결할 수 있는 타이-브레이킹 테스트가 제공된다.
따라서, 접근 타이-브레이크 스킴은 비교적 낮은 영역 비용을 갖는 특히 효율적인 솔루션을 제공하고, 그것은, 예컨대 교차 테스트 회로(74)의 일부로서 하드웨어로 쉽게 구현될 수 있다.
그러나, 다른 적합한 타이-브레이킹 배열들이 또한 본 실시예들과 조합하여 사용될 수 있다.
따라서. 순회 동작은 해당 광선에 의해 교차될 수 있는 렌더링될 장면에 대한 기하구조를 결정하기 위해 광선 추적 가속 데이터 구조를 순회할 광선들에 관해 제공된 정보를 사용한다. 본 실시예들에서, 장면에 대하여 정의된 기하구조와의 제1(잠재적) 교차가 광선에 대하여 발견될 때까지, 순회 프로세스는 광선의 위치 및 방향에 기초하여 광선 추적 가속 데이터 구조를 순회하고, 광선이 차례로 통과하는 장면의 각각의 볼륨에 대하여 (광선 추적 가속 데이터 구조에 의해 표시된) 볼륨 내에 임의의 기하구조가 있는지 여부를 결정하도록 동작한다.
물론, 다른 배열들이 가능할 것이다.
광선에 대한 광선 추적 가속 데이터 구조 순회는 광선에 대한 단일 광선 추적 가속 데이터 구조를 순회하는 것, 또는 광선에 대한 복수의 광선 추적 가속 데이터 구조들을 순회하는 것을 포함할 수 있다(예컨대 장면의 전체 볼륨 및/또는 장면에 대한 기하구조가 복수의 상이한 광선 추적 가속 데이터 구조들에 의해 표현, 및/또는 순회될 추가 광선 추적 가속 데이터 구조들을 나타내는 초기 광선 추적 가속 데이터 구조가 첫 번째로 순회됨을 나타내는 경우).
광선 추적 가속 데이터 구조 순회 동작(74)이 광선에 대해 필요한 순회 또는 순회들을 수행하고, 광선에 의해 교차되는 기하구조를 결정하면, 그 정보는 프로그래밍가능 실행 유닛(65)으로 반환되어, 프로그래밍가능 실행 유닛이 광선에 대해 결정된 순회의 결과로서, 그리고 그 결과에 기초하여 해당 샘플링 위치에 대한 추가 프로세싱을 수행하도록 한다.
예를 들어, 이어서, 본 실시예들에서, 프로그래밍가능 실행 유닛(65)은 광선에 대한 광선 추적 가속 데이터 구조 순회의 결과에 기초하여 해당 샘플링 위치에 대한 추가 프로세싱을 수행할 추가 "표면 프로세싱" 셰이더 프로그램들을 실행할 수 있다.
본 실시예들에서, 광선 추적 가속 데이터 구조 순회 회로에 의해 (그리고 특히 광선 추적 가속 데이터 구조 순회 회로에 의해 결정된 기하구조의 특정 표면 유형(표면 속성 또는 속성들)에 따라) 광선에 의해 교차되고 있는 것으로서 결정된 기하구조의 유형에 따라, 실행될 수 있는 추가 "표면 프로세싱" 셰이더 프로그램들의 복수의 상이한 세트들이 있다.
따라서, 프로세스는 광선 추적 가속 데이터 구조 순회 회로에 의해 광선에 의해 교차되고 있는 것으로 결정된, 기하구조의 유형(및 특히 표면 유형)에 따라, 광선에 대응하는 샘플링 위치에 대한 추가 프로세싱을 수행하도록 실행될 추가 "프로세싱" 셰이더 프로그램을 선택하도록 동작한다.
이 동작을 수행 및 제어하기 위해, 본 실시예들에서, 광선 추적 가속 데이터 구조 순회 회로는 해당 기하구조 유형에 대해 선택된 추가 "표면 프로세싱" 셰이더 프로그램을 실행할(그리고 실행하는) 실행 스레드의 생성을 트리거한다.
프로그래밍가능 실행 유닛(65)은 이어서, 생성된 스레드에 대해 선택된 추가 셰이더 프로그램을 실행한다(예컨대, 도 4의 단계 45).
해당 샘플링 위치에 대한 최종 출력 값이 생성되면, 그 샘플링 위치에 대한 프로세싱이 완료된다. 프레임에 대한 모든 샘플링 위치들이 적절하게 셰이딩될 때까지, 다음 샘플링 위치가 이어서, 유사한 방식 등으로 프로세싱될 수 있다. 프레임은 이어서, 예컨대 디스플레이를 위하여 출력될 수 있고, 다음 렌더링될 프레임은 유사한 방식 등으로 프로세싱될 수 있다.
상기로부터 이해될 바와 같이, 본 실시예들의 광선 추적 기반 렌더링 프로세스는, 그 중에서도, 그래픽 프로세서(60)의 프로그래밍가능 실행 유닛(65)이 광선 추적-기반 렌더링을 수행하기 위해 적절한 셰이더 프로그램들을 실행하는 것을 수반한다. 본 실시예들에서, 이 셰이더 프로그램들은, 예컨대 그래픽 프로세싱 시스템의 호스트 프로세서와 같은 중앙 프로세싱 유닛(CPU) 상에서 실행되는 그래픽 프로세서(60)를 위한 컴파일러(셰이더 컴파일러)(12)에 의해 (그리고 일 실시예에서, 그래픽 프로세서에 대한 드라이버(11) 동작의 일부로서) 생성된다.
컴파일러(드라이버)는 광선 추적-기반 렌더링을 필요로 하는 애플리케이션(13)으로부터 실행될 하이 레벨 광선 추적-기반 렌더링 셰이더 프로그램 또는 프로그램들을 수신하고, 이어서 그래픽 프로세서에 의한 실행을 위해 그 프로그램 또는 프로그램들을 적절한 셰이더 프로그램들로 컴파일할 것이고, 이 프로세싱의 일부로서, 위에서 논의된 바와 같이, 그래픽 프로세서에 의해 실행될 하나 이상의 컴파일된 셰이더 프로그램들 내에, 프로그래밍가능 실행 유닛으로 하여금, 원하는 교차 테스트를 수행하도록 교차 테스트 회로(74)로 메시지를 전송하게 하기 위한 적절한 '광선-볼륨' 및 '광선-프리미티브' 교차 테스트 명령어들을 포함시킬 것이다.
컴파일 프로세스(컴파일러)는 이를 위하여 임의의 적합하고 바람직한 컴파일러 기술들을 사용할 수 있다.
도 14는 컴파일 프로세스의 실시예를 도시한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 그래픽 프로세서의 컴파일러는 컴파일링을 위한 광선 추적-기반 렌더링 프로그램 또는 프로그램들을 수신할 것이다(단계 100).
컴파일러는 이어서, 제공된 셰이더 프로그램 코드를 분석하여, 그 셰이더 프로그램 코드 내의, 광선 순회 동작들 동안 요구되는 교차 테스트의 인스턴스들을 식별하도록(단계 101), 그리고 컴파일된 셰이더 프로그램(들) 내의 적절한 지점(들)에서 대응하는 명령어(들)를 삽입하도록 할 것이다(단계 102).
교차된 기하구조에 대한 요구되는 "표면 프로세싱" 동작들이 또한 식별될 수 있고(단계 103), 각자의 "표면 프로세싱" 셰이더 프로그램들이 컴파일될 수 있다(단계 104).
컴파일된 셰이더 프로그램들은 이어서 실행을 위해 그래픽 프로세서에 발행될 것이다(예컨대, 그래픽 프로세서의 적절한 메모리에 저장되고/되거나 그래픽 프로세서에 액세스가능하여, 그래픽 프로세서가 필요할 때 실행을 위해 요구되는 셰이더 프로그램들을 페치할 수 있도록 할 것임)(단계 105).
본 명세서에 설명된 기술이, 그것의 실시예들에서 적어도, 광선 추적-기반 렌더링을 수행하는 데 더 효율적인 프로세스를 제공할 수 있음을 위에서 볼 수 있다. 이는, 본 명세서에 설명된 기술의 실시예들에서, 적어도, 교차 테스트 회로를 사용하여, 프로세싱되는 광선들에 대한 광선-볼륨 교차 테스트를 수행함으로써 달성되지만, 이때 광선 추적 기반 렌더링에 대한 다른 프로세싱은 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛을 사용하여 적절한 셰이더 프로그램 또는 프로그램들을 실행함으로써 수행된다.
전술한 상세한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 이는 본 기술을 개시된 정확한 형태로 제한하거나 망라하고자 하는 것은 아니다. 상기 교시를 고려하여 많은 수정 및 변형이 가능하다. 기술된 실시예들은 기술 및 그의 실제 응용의 원리를 가장 잘 설명하여, 그에 의해 당업자가 다양한 실시예들에서 그리고 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 변형을 갖는 기술을 가장 잘 이용할 수 있게 하기 위해 선택하였다. 범주는 본 명세서에 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 것으로 의도된다.
Claims (25)
- 광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링할 때 그래픽 프로세서를 동작시키는 방법으로서,
상기 그래픽 프로세서는, 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 프로그램들을 실행하도록 동작가능하고 일정 프로그램이 복수의 실행 스레드들의 그룹들에 의해 함께 실행될 수 있는 프로그래밍가능 실행 유닛을 포함하고;
상기 방법은,
실행 스레드들의 그룹이, 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회(traversal)를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대한 광선 추적 동작을 수행하기 위한 프로그램을 실행하고 있을 때, 상기 실행 스레드들이 상기 장면에 대해 정의된 프리미티브(primitive)들의 세트와 관련하여 상기 프로그램 내에 포함되는 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트를 실행하는 것에 응답하여:
테스트되는 상기 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 상기 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하는 단계; 및
상기 광선 추적 동작을 위해 상기 교차 테스트의 결과를 반환하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 그래픽 프로세서는 상기 장면에 대해 정의된 상기 프리미티브들의 세트들과의 교차에 대해 광선들을 테스트하도록 동작가능한 교차 테스트 회로를 추가로 포함하고, 상기 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트는, 상기 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때, 상기 실행 유닛으로 하여금, 테스트될 상기 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 상기 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들의 테스트를 수행하도록 그리고 상기 교차 테스트의 결과를 상기 실행 유닛으로 반환하도록 상기 교차 테스트 회로에 메시징하게 할 것인, 방법.
- 제2항에 있어서, 실행 유닛이 상기 광선-프리미티브 교차 테스트를 수행하도록 상기 교차 테스트 회로에 메시징한 것에 응답하여, 상기 교차 테스트 회로는 테스트를 위해 테스트되는 상기 프리미티브들의 세트에 대한 상기 프리미티브들을 정의하는 프리미티브 데이터의 세트를 로딩하고; 상기 교차 테스트 회로는 상기 로딩된 프리미티브 데이터를 사용하여 하나 이상의 컬링(culling) 동작들을 추가로 수행하고, 상기 컬링 동작들의 결과는 상기 실행 유닛으로 반환되는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트는, 테스트되는 상기 프리미티브들의 세트 내의 개별 프리미티브들이, 상기 광선 추적 동작을 개별적으로 수행하는 상기 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들과의 교차에 대해 순차적인 방식으로 테스트되도록 반복적인 방식으로 수행되는, 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트가, 광선이 불투명하지 않은 프리미티브와 교차한다고 결정한 것에 응답하여, 광선-프리미티브 테스트 동작은 조기에 종료되고, 상기 광선 추적 가속 데이터 구조는 테스트될 프리미티브들의 세트 내의 임의의 불투명하지 않은 프리미티브들이 먼저 테스트되도록 구성되는, 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광선 추적 프로세스는 렌더링될 장면에 대한 기하구조의 분포를 나타내는 광선 추적 가속 데이터 구조를 사용하여, 광선 추적 동작에 사용되는 광선에 의해 교차될 수 있는 상기 장면에 대한 기하구조를 결정하고, 상기 광선 추적 가속 데이터 구조는 복수의 노드들을 포함하고, 각각의 노드는 상기 장면 내의 각자의 하나 이상의 볼륨들과 연관되고, 상기 광선 추적 가속 데이터 구조는 종단 노드들의 세트를 포함하고, 상기 종단 노드들의 세트는 종단 노드가 대응하는 볼륨을 점유하는 상기 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 각자의 서브세트들을 표현하고; 상기 광선 추적 프로세스는, 복수의 광선들에 대해 상기 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 수행하여, 어느 종단 노드들이 상기 광선들에 대해 교차될 수 있는 기하구조를 포함하는지를 결정하는 것, 및 이어서, 상기 가속 데이터 구조의 종단 노드들에 의해 표현되는 상기 프리미티브들의 서브세트들과의 교차에 대해 상기 광선들을 테스트함으로써, 상기 장면에 대한 어느 기하구조가, 존재하는 경우, 상기 광선들에 의해 교차되는지를 결정하는 것을 포함하고; 테스트되는 상기 프리미티브들의 세트는 상기 광선 추적 가속 데이터 구조의 주어진 종단 노드에 의해 표현된 프리미티브들의 서브세트에 대응하는, 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 광선들의 그룹은, 상기 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하여, 어느 종단 노드들이 잠재적으로 교차되는 기하구조를 표현하는지, 그리고 이에 따라, 광선 프리미티브 교차 테스트가 어느 종단 노드들에 대해 요구되는지를 결정하며, 잠재적으로 교차되는 기하구조를 포함하는 것으로 결정되는 각각의 종단 노드에 대해, 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하는 상기 광선들의 그룹 내의 광선들의 적어도 서브세트가 그 종단 노드에 대한 상기 기하구조와 잠재적으로 교차하는지의 표시가 제공되며, 광선-프리미티브 교차 테스트 명령어가 실행된 것에 응답하여, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트는 상기 광선들의 표시된 서브세트에 대해 수행되는, 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트는, 광선이, 테스트되는 상기 프리미티브들의 서브세트 내의 2개 이상의 프리미티브들의 공유 경계와 교차할 때, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트가, 상기 프리미티브들 중 단 하나의 프리미티브만이 상기 광선에 의해 교차된다는 결과를 반환하도록 구성되는, 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 프리미티브들은 정점들의 세트와 관련하여 정의되고, 이때 에지들이 상기 프리미티브의 정점들을 연결하며, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트가, 광선이 프리미티브의 에지와 교차한다고 결정할 때, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트는, 상기 광선이 상기 프리미티브의 내부에 있는지 아니면 외부에 있는지를 결정하는 것을 추가로 포함하되: 이는, 상기 광선의 방향에 수직인 수직-광선 벡터를 결정하는 것; 상기 광선이 교차하는 상기 에지의 방향의 에지 벡터를 결정하는 것; 상기 수직-광선 벡터와 상기 에지 벡터의 내적(dot product)을 결정하는 것; 및 상기 내적의 부호를 사용하여, 상기 광선이 상기 프리미티브의 내부에 있는지 아니면 외부에 있는지를 결정하는 것에 의한 것인, 방법.
- 제9항에 있어서, 광선이 2개 이상의 프리미티브들의 공유 정점과 교차하는 것으로 결정될 때, 해결 동작이, 상기 정점을 정의하는 각각의 에지에 대해 수행되는, 방법.
- 프리미티브와의 교차에 대해 광선을 테스트하기 위한 방법으로서, 상기 프리미티브는 정점들의 세트와 관련하여 정의되고, 이때 에지들은 상기 프리미티브의 정점들을 연결하며, 상기 방법은,
상기 광선이 상기 프리미티브의 에지와 교차한다고 결정한 것에 응답하여,
상기 광선의 방향에 수직인 수직-광선 벡터를 결정하는 단계;
상기 광선이 교차하는 상기 에지의 방향의 에지 벡터를 결정하는 단계;
상기 수직-광선 벡터와 상기 에지 벡터의 내적을 결정하는 단계; 및
상기 내적의 부호에 따라 상기 광선이 상기 프리미티브의 내부에 있는지 아니면 외부에 있는지를 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제11항에 있어서, 상기 내적이 정확히 0일 때, 상기 에지를 정의하는 상기 정점들을 사용하여 생성된 하나 이상의 값들의 추가 비교가, 상기 광선이 상기 프리미티브의 내부에 있는지 아니면 외부에 있는지를 결정하기 위해 사용되는, 방법.
- 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 그래픽 프로세싱 프로그램들을 실행하도록 동작가능한 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 셰이더 프로그램을 컴파일하는 방법으로서,
상기 방법은,
광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링할 때 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 셰이더 프로그램 내에
- 상기 프로그램은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 것이고, 상기 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하여 상기 광선들의 그룹이 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 함 -:
상기 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 상기 광선들의 그룹 내의 광선들을 테스트하기 위한 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트 - 상기 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트는, 상기 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때:
상기 그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 상기 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 상기 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 할 것임 -; 및
상기 광선 추적 동작을 위해 반환될 상기 교차 테스트의 결과를 포함시키는 단계를 포함하는, 방법. - 광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링할 때 그래픽 프로세서를 포함하는 그래픽 프로세싱 시스템을 동작시키는 방법으로서,
상기 그래픽 프로세서는, 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 프로그램들을 실행하도록 동작가능하고 일정 프로그램이 복수의 실행 스레드들의 그룹들에 의해 함께 실행될 수 있는 프로그래밍가능 실행 유닛을 포함하고;
상기 방법은,
광선 추적 동작을 수행하기 위한 프로그램 내에 - 상기 프로그램은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 것이고, 상기 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하여 상기 광선들의 그룹이 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 함 -, 상기 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 그룹 내의 광선들을 테스트하기 위한 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트 - 상기 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트는, 상기 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때,
상기 그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 상기 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 상기 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 할 것임 -; 및
상기 광선 추적 동작을 위해 반환될 상기 교차 테스트의 결과를 포함시키는 단계를 포함하고;
상기 방법은, 실행 스레드들의 그룹이 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대해 상기 프로그램을 실행하고 있을 때, 상기 실행 스레드들이 프리미티브들의 세트와 관련하여 상기 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트를 실행한 것에 응답하여:
테스트되는 상기 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 상기 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하는 단계; 및
상기 광선 추적 동작을 위해 상기 교차 테스트의 결과를 반환하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링하도록 동작가능한 그래픽 프로세서로서,
상기 그래픽 프로세서는,
그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 프로그램들을 실행하도록 동작가능하고 일정 프로그램이 복수의 실행 스레드들의 그룹들에 의해 함께 실행될 수 있는 프로그래밍가능 실행 유닛을 포함하고;
상기 실행 유닛은, 실행 스레드들의 그룹이, 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대해 광선 추적 동작을 수행하기 위한 프로그램을 실행하고 있을 때, 상기 실행 스레드들이, 상기 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와 관련하여 상기 프로그램 내에 포함되는 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트를 실행한 것에 응답하여:
상기 실행 유닛이, 테스트되는 상기 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 상기 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들의 테스트를 트리거하도록 구성되고, 이어서 상기 교차 테스트의 결과가 상기 광선 추적 동작을 위해 반환되는, 그래픽 프로세서. - 제15항에 있어서, 상기 그래픽 프로세서는 상기 장면에 대해 정의된 상기 프리미티브들의 세트들과의 교차에 대해 광선들을 테스트하도록 동작가능한 교차 테스트 회로를 추가로 포함하고, 상기 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트는, 상기 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때, 상기 실행 유닛으로 하여금, 테스트될 상기 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 상기 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들의 테스트를 수행하도록 그리고 상기 교차 테스트의 결과를 상기 실행 유닛으로 반환하도록 상기 교차 테스트 회로에 메시징하게 할 것인, 그래픽 프로세서.
- 제16항에 있어서, 실행 유닛이 상기 광선-프리미티브 교차 테스트를 수행하도록 상기 교차 테스트 회로에 메시징한 것에 응답하여, 상기 교차 테스트 회로는 테스트를 위해 테스트되는 상기 프리미티브들의 세트에 대한 상기 프리미티브들을 정의하는 프리미티브 데이터의 세트를 로딩하고; 상기 교차 테스트 회로는 상기 로딩된 프리미티브 데이터를 사용하여 하나 이상의 컬링 동작들을 추가로 수행하고, 상기 컬링 동작들의 결과는 상기 실행 유닛으로 반환되는, 그래픽 프로세서.
- 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트는, 테스트되는 상기 프리미티브들의 세트 내의 개별 프리미티브들이, 상기 광선 추적 동작을 개별적으로 수행하는 상기 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들과의 교차에 대해 순차적인 방식으로 테스트되도록 반복적인 방식으로 수행되는, 그래픽 프로세서.
- 제18항에 있어서, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트가, 광선이 불투명하지 않은 프리미티브와 교차한다고 결정한 것에 응답하여, 광선-프리미티브 테스트 동작은 조기에 종료되고, 상기 광선 추적 가속 데이터 구조는 테스트될 프리미티브들의 세트 내의 임의의 불투명하지 않은 프리미티브들이 먼저 테스트되도록 구성되는, 그래픽 프로세서.
- 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광선 추적 프로세스는 렌더링될 상기 장면에 대한 기하구조의 분포를 나타내는 광선 추적 가속 데이터 구조를 사용하여, 광선 추적 동작에 사용되는 광선에 의해 교차될 수 있는 상기 장면에 대한 기하구조를 결정하고, 상기 광선 추적 가속 데이터 구조는 복수의 노드들을 포함하고, 각각의 노드는 상기 장면 내의 각자의 하나 이상의 볼륨들과 연관되고, 상기 광선 추적 가속 데이터 구조는 종단 노드들의 세트를 포함하고, 상기 종단 노드들의 세트는 종단 노드가 대응하는 볼륨을 점유하는 상기 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 각자의 서브세트들을 표현하고; 상기 광선 추적 프로세스는, 복수의 광선들에 대해 상기 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 수행하여, 어느 종단 노드들이 상기 광선들에 대해 교차될 수 있는 기하구조를 포함하는지를 결정하는 것, 및 이어서, 상기 가속 데이터 구조의 종단 노드들에 의해 표현되는 상기 프리미티브들의 서브세트들과의 교차에 대해 상기 광선들을 테스트함으로써, 상기 장면에 대한 어느 기하구조가, 존재하는 경우, 상기 광선들에 의해 교차되는지를 결정하는 것을 포함하고; 테스트되는 상기 프리미티브들의 세트는 상기 광선 추적 가속 데이터 구조의 주어진 종단 노드에 의해 표현된 프리미티브들의 서브세트에 대응하는, 그래픽 프로세서.
- 제20항에 있어서, 상기 복수의 광선들의 그룹은, 상기 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하여, 어느 종단 노드들이 잠재적으로 교차되는 기하구조를 표현하는지, 그리고 이에 따라, 광선 프리미티브 교차 테스트가 어느 종단 노드들에 대해 요구되는지를 결정하며, 잠재적으로 교차되는 기하구조를 포함하는 것으로 결정되는 각각의 종단 노드에 대해, 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하는 상기 광선들의 그룹 내의 광선들의 적어도 서브세트가 그 종단 노드에 대한 상기 기하구조와 잠재적으로 교차하는지의 표시가 제공되며, 광선-프리미티브 교차 테스트 명령어가 실행된 것에 응답하여, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트는 상기 광선들의 표시된 서브세트에 대해 수행되는, 그래픽 프로세서.
- 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트는, 광선이, 테스트되는 상기 프리미티브들의 서브세트 내의 2개 이상의 프리미티브들의 공유 경계와 교차할 때, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트가, 상기 프리미티브들 중 단 하나의 프리미티브만이 상기 광선에 의해 교차된다는 결과를 반환하도록 구성되는, 그래픽 프로세서.
- 제22항에 있어서, 상기 프리미티브들은 정점들의 세트와 관련하여 정의되고, 이때 에지들이 상기 프리미티브의 정점들을 연결하며, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트가, 광선이 프리미티브의 에지와 교차한다고 결정할 때, 상기 광선-프리미티브 교차 테스트는, 상기 광선이 상기 프리미티브의 내부에 있는지 아니면 외부에 있는지를 결정하는 것을 추가로 포함하되: 이는, 상기 광선의 방향에 수직인 수직-광선 벡터를 결정하는 것; 상기 광선이 교차하는 상기 에지의 방향의 에지 벡터를 결정하는 것; 상기 수직-광선 벡터와 상기 에지 벡터의 내적을 결정하는 것; 및 상기 내적의 부호를 사용하여, 상기 광선이 상기 프리미티브의 내부에 있는지 아니면 외부에 있는지를 결정하는 것에 의한 것인, 그래픽 프로세서.
- 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 그래픽 프로세싱 프로그램들을 실행하도록 동작가능한 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 셰이더 프로그램을 컴파일하기 위한 컴파일러로서,
상기 컴파일러는 프로세싱 회로를 포함하고, 상기 프로세싱 회로는:
광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링할 때 그래픽 프로세서의 프로그래밍가능 실행 유닛에 의해 실행될 셰이더 프로그램 내에
- 상기 프로그램은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 것이고, 상기 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하여 상기 광선들의 그룹이 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 함 -:
상기 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 상기 광선들의 그룹 내의 광선들을 테스트하기 위한 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트 - 상기 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트는, 상기 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때:
상기 그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 상기 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 상기 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 할 것임 -; 및
상기 광선 추적 동작을 위해 반환될 상기 교차 테스트의 결과를 포함시키도록 구성되는, 컴파일러. - 광선 추적 프로세스를 사용하여 하나 이상의 객체들을 포함하는 장면의 뷰를 표현하는 프레임을 렌더링하도록 동작가능한 그래픽 프로세서를 포함하는 그래픽 프로세싱 시스템으로서,
상기 그래픽 프로세서는, 그래픽 프로세싱 동작들을 수행하기 위한 프로그램들을 실행하도록 동작가능하고 일정 프로그램이 복수의 실행 스레드들의 그룹들에 의해 함께 실행될 수 있는 프로그래밍가능 실행 유닛을 포함하고;
상기 그래픽 프로세싱 시스템은 추가로,
프로세싱 회로를 포함하고, 상기 프로세싱 회로는,
광선 추적 동작을 수행하기 위해 프로그램 내에 - 상기 프로그램은 복수의 실행 스레드들의 그룹에 의해 실행될 것이고, 상기 실행 스레드들의 그룹 내의 개별 실행 스레드들은 광선들의 대응하는 그룹 내의 각자의 광선에 대한 광선 추적 동작을 수행하여 상기 광선들의 그룹이 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하도록 함 -, 상기 장면에 대해 정의된 프리미티브들의 세트와의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 광선들의 그룹 내의 광선들을 테스트하기 위한 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트 - 상기 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트는, 상기 복수의 실행 스레드들의 그룹의 실행 스레드들에 의해 실행될 때,
상기 그래픽 프로세서로 하여금, 테스트되는 상기 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 상기 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하게 할 것임 -; 및
상기 광선 추적 동작을 위해 반환될 상기 교차 테스트의 결과를 포함시키도록 구성되고;
상기 실행 유닛은, 실행 스레드들의 그룹이 광선 추적 가속 데이터 구조의 순회를 함께 수행하고 있는 광선들의 대응하는 그룹에 대해 상기 프로그램을 실행하고 있을 때, 상기 실행 스레드들이 프리미티브들의 세트와 관련하여 상기 하나 이상의 광선-프리미티브 테스트 명령어들의 세트를 실행한 것에 응답하여,
상기 실행 유닛이, 테스트되는 상기 프리미티브들의 세트 내의 프리미티브들과의 교차에 대해 상기 광선 추적 동작을 함께 수행하고 있는 상기 복수의 광선들의 그룹으로부터의 하나 이상의 광선들을 테스트하는 것을 트리거하도록 구성되고, 이어서, 교차 테스트의 결과가 광선 추적 동작을 위해 반환되는, 그래픽 프로세싱 시스템.
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