Более реалистичная компьютерная графика

Исследователи из Дартмута в сотрудничестве с отраслевыми партнерами разработали программные технологии, которые делают освещение на компьютерных изображениях более реалистичным. Исследование будет представлено на предстоящей конференции ACM SIGGRAPH, главной площадке для исследований в области компьютерной графики.

Новые методы фокусируются на графике «в реальном времени», которая должна поддерживать иллюзию интерактивности при изменении сцен в ответ на движения пользователя. Эта графика может использоваться в таких приложениях, как видеоигры, расширенная реальность и инструменты научной визуализации.

Обе статьи демонстрируют, как разработчики могут создавать сложные световые эффекты, адаптируя популярную технику рендеринга, известную как трассировка лучей.

«За последнее десятилетие трассировка лучей значительно повысила реалистичность и визуальное богатство компьютерно-генерируемых изображений в фильмах, где создание только одного кадра может занять часы», — сказал Войцех Ярош, доцент кафедры информатики в Дартмуте, который занимал должность старший научный сотрудник обоих проектов. «В наших работах описываются два совершенно разных подхода к приближению реалистичного освещения с трассировкой лучей к ограничениям графики в реальном времени».

Первый проект, разработанный совместно с NVIDIA, предусматривает возможности для будущих игр после того, как разработчики включат аппаратно-ускоренную платформу трассировки лучей RTX от NVIDIA. Последние игры начали использовать RTX для физически корректных теней и отражений, но качество и сложность освещения в настоящее время ограничены небольшим количеством лучей, которые можно проследить за кадр.

Новый метод, называемый повторной выборкой пространственно-временной важности на основе резервуара (ReSTIR), создает реалистичное освещение и тени от миллионов источников искусственного света. Подход ReSTIR значительно повышает качество рендеринга на видеокарте компьютера, повторно используя лучи, которые были прослежены в соседних пикселях и в предыдущих кадрах.

Новая техника может быть интегрирована в дизайн будущих игр и работает в 65 раз быстрее, чем предыдущие методы рендеринга.

«Эта технология интересна не только тем, что она может принести приложениям реального времени, таким как игры, но и ее влиянием в киноиндустрии и за ее пределами», — сказал Бенедикт Биттерли, аспирант из Дартмута, который был первым автором исследования. статья о технике.

Второй проект, проводимый в сотрудничестве с Activision, описывает, как издатель видеоигр включил в свои игры все более реалистичные световые эффекты.

Традиционно, видеоигры создают последовательности освещения в режиме реального времени, используя так называемые «запеченные» решения: сложное освещение с трассировкой лучей вычисляется только один раз за длительный процесс. Освещение, созданное с использованием этой техники, может быть легко отображено во время игры, но оно ограничено принятием фиксированной конфигурации для сцены. В результате освещение не может легко реагировать на движение персонажей и камер.

В исследовании описывается, как Activision постепенно превратила свою систему «UberBake» из статического подхода в систему, которая может отображать незначительные изменения освещения в ответ на взаимодействия с игроком, такие как включение и выключение света или открытие и закрытие дверей.

Поскольку UberBake разрабатывался в течение многих лет для работы с текущими играми, ему нужно было работать на разнообразном существующем оборудовании, от высокопроизводительных ПК до игровых консолей предыдущего поколения.

«Видеоигры используются миллионами людей по всему миру», — сказал Дарио Сейб, аспирант из Дартмута, который был соавтором первого исследования. «С таким большим количеством людей, взаимодействующих с видеоиграми, эта технология может оказать огромное влияние».

Исследователи из Дартмута, работающие над обоими проектами, связаны с Дартмутской лабораторией визуальных вычислений.

«Это отраслевое сотрудничество было фантастическим. Они позволяют нашим студентам работать над фундаментальными академическими исследованиями, основанными на практических проблемах в промышленности, что позволяет работе оказывать более непосредственное влияние в реальном мире», — сказал Ярош.

Исследовательские работы будут опубликованы в ACM Transactions on Graphics и представлены на SIGGRAPH 2020, которая будет проводиться онлайн в течение лета.

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Дартмутским колледжем . Примечание: содержимое может быть отредактировано по стилю и длине.