用于模拟或计算过程中的射线追踪方法与流程

技术特征：

1.一种在包括多个CPU的计算机系统上借助并行计算进行射线追踪的方法，所述方法用于模拟或计算过程中，所述方法包括：

1)在第一阶段

a)限定至少一个辐射源；

b)限定形成多个辐射瓦片的辐射瓦片的数量，和形成多个网格单元的网格单元的数量，所述多个网格单元包括所述多个辐射瓦片；

c)生成包括网格数据的总体网格模型，所述网格数据包括关于所述多个辐射瓦片和所述多个网格单元的信息；

d)通过瓦片群集可选地减少所述辐射瓦片的数量以生成比初始限定的所述辐射瓦片的数量更小的辐射瓦片数量；

e)将所述总体网格模型的所述网格数据传输至所述多个CPU；

f)在所述多个CPU之间平衡所述辐射瓦片的数量，从而针对每个CPU创建其自身的待处理辐射瓦片的列表、和所输入的待处理辐射瓦片的列表、以及CPU供体和CPU受体的列表；以及

2)在第二阶段

g)可选地针对每个辐射瓦片计算各向异性切比雪夫距离；

h)通过在每个CPU上执行并行计算来执行射线追踪，其中，针对每个CPU从所述CPU自身的待处理辐射瓦片的列表开始，执行下列步骤：

-在每个CPU上独立于彼此发射所述射线追踪的所有射线，

-定位辐射源，

-可选地对所定位的所述辐射源进行几何和/或热适配，

-将定位的所述辐射源直接存储在所述自身的待处理辐射瓦片的列表中；以及

ⅰ)当所有自身的待处理辐射瓦片已被处理时，

-在所述CPU受体上针对所输入的所述待处理辐射瓦片重复以上步骤h)直到不存在待处理辐射瓦片，以及

-将通过所述射线追踪定位的、关于所输入的所述待处理辐射瓦片的所定位的所述辐射源暂时存储在缓冲器中；

j)因此，在处理了所有辐射瓦片后，所述CPU受体将所输入的所述待处理辐射瓦片的所定位的所述辐射源发送回所述CPU供体；以及

k)优选地在从CPU受体接收后，立即将由所述CPU供体接收的所输入的所述待处理辐射瓦片的所定位的所述辐射源写入所述CPU受体自身的待处理辐射瓦片的列表中；以及

1)可选地删除不再需要的数据，由此实现在所使用的计算机时间和计算机内存方面的加速和节省。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述射线追踪的方法是具有反向射线追踪的基于体素的射线追踪方法。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤f)中，在所述多个CPU之间平衡所述辐射瓦片的数量通过以下步骤完成：

I.确定CPU上存在的在本地限定的辐射瓦片的数量N；

II.计算在所述多个CPU上的算术平均值N_av；

III.从具有过量辐射瓦片N₁>N_av的CPU供体中虚拟地去除一部分辐射瓦片ΔΝ并将所述过量辐射瓦片分配给相邻的具有N₂<N_av的CPU受体，使得满足条件N₁＝N_av或N₂＝N_av；以及

IV.重复步骤III，直到既不满足N₁＝N_av也不满足N₂＝N_av。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在射线追踪期间离开辐射瓦片的所有射线被表征为一束向量，每个向量表示单个射线的方向且其中在射线追踪开始之前，通过用将沿笛卡尔方向+Z的所述一束向量的中心向量转换成所述辐射瓦片的法向量的旋转矩阵乘以所述向量而使所述一束向量集中在每个相应辐射瓦片的所述法向量周围。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中如果针对所述多个网格单元中的每个网格单元的每一侧面分配ID，则对于所述辐射瓦片中的每一者，针对用于每个辐射瓦片的每个网格单元存储三个ID，从而相对于所述总体网格模型充分地表征所述多个辐射瓦片。

6.根据权利要求5所述的方法，包括在射线追踪期间在所发射的射线的延长部分和所发射的射线当前所在的网格单元的各个侧面之间搜索下一交叉点。

7.根据权利要求6所述的方法，

-其中针对下一交叉点对所发射的射线当前所在的所述网格单元的三个可能侧面进行检查，所述可能侧面由所述射线方向的三个分量的符号给定；

-其中与所述当前射线位置的距离最小的下一交叉点限定了在所发射的射线上的下一点；以及

-其中确定所发射的射线当前所在的所述网格单元的、具有到所述下一交叉点最小长度的单个侧面，且所发射的射线沿所述射线方向延长所定位的长度ΔX^射线直到所定位的下一交叉点，其中：

和

-其中，当已经发现所述下一交叉点时，请求在所述网格的包括所述下一交叉点的所述单个侧面上的相应瓦片的ID；且其中

-如果所述相应瓦片的所述ID与实际辐射瓦片相对应，则停止所述射线追踪并返回已被定位的辐射源的总体ID；或

-如果所述相应瓦片的所述ID与具有笛卡尔法向量的对称平面相对应，则使与所述对称平面垂直的所发送的射线的方向分量反向且进一步追踪为作为反射射线的所发射的射线；或否则

-在下一网格单元中重复所述射线追踪过程，直到所发射的射线接触辐射瓦片或离开所述网格模型的边界，在离开所述网格模型的边界的情况下，返回指示外部空间的固定ID。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述模拟或计算过程是来自辐射表面的热通量的模拟或计算过程，或计算机图像渲染的方法。

9.一种在计算机可读介质上的计算机软件产品，包括用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的软件代码。