NVIDIA hat eine bahnbrechende Technik entwickelt, die es ermöglicht, virtuelle Szenen zu erstellen, die deutlich größer sind als bisher möglich. Indem das Problem in kleinere Teile zerlegt und die Arbeitsbelastung auf mehrere Grafikkarten verteilt wird, haben sie die Ressourcenbeschränkungen überwunden, die zuvor die Größe virtueller Umgebungen einschränkten.

Die Schlüsselinnovation ist der Einsatz eines verteilten Algorithmus, bei dem jede Grafikkarte einen Teil der Aufgabe übernimmt und dann mit den anderen kommuniziert, um die vollständige Lösung schnell zusammenzusetzen. Dieser Ansatz hat die Erstellung virtueller Szenen in einem bisher unerreichten Maßstab ermöglicht, von einer 1 Quadratkilometer großen Rennstrecke bis hin zu einer 25 Quadratmeilen großen Stadt, die alle aus einer Sammlung von Fotografien synthetisiert wurden.

Während die Qualität der Details nicht perfekt sein mag, eröffnen die schiere Größe und der Umfang dieser virtuellen Welten aufregende Möglichkeiten für Anwendungen wie Simulationen für selbstfahrende Autos, immersive Spielerlebnisse und Stadtplanung. Mit dem Fortschritt der Forschung sehen die Autoren eine Zukunft, in der diese virtuellen Umgebungen auf einem einzelnen Desktop-Computer oder sogar auf einem Mobilgerät dargestellt werden können, was die Technologie und ihre potenziellen Anwendungen weiter demokratisiert.

Die Arbeit präsentiert einen revolutionären Fortschritt in der Erstellung virtueller Welten mithilfe einer Technik namens NERF (Neural Radiance Fields). Diese Technik ermöglicht die Synthese fehlender Informationen zwischen aufgenommenen Bildern und ermöglicht so die Erstellung hochdetaillierter und umfangreicher virtueller Umgebungen.

Die Arbeit zeigt drei Ebenen virtueller Welten, die jeweils in größerem Maßstab sind:

1. Ebene 1 - Rennstrecke: Eine virtuelle Rennstrecke, die sich über eine Fläche von 1 Quadratkilometer (0,4 Quadratmeilen) erstreckt und das Potenzial für Anwendungen in Simulationen für selbstfahrende Autos und Rennspiele demonstriert.

2. Ebene 2 - Strand: Ein virtueller Strand, der sich über eine Fläche von 6 Quadratkilometern (2,5 Quadratmeilen) erstreckt, also sechsmal so groß wie die Rennstrecke. Diese Ebene zeigt das Potenzial für Simulationen und Spiele, die größere, expansivere Umgebungen erfordern.

3. Ebene 3 - Stadt: Eine gesamte virtuelle Stadt, die sich über eine Fläche von 25 Quadratmeilen erstreckt, eine bemerkenswerte Leistung, die zuvor als unmöglich galt, da die Grenzen der Grafikhardware erreicht wurden. Diese Ebene zeigt das Potenzial für hochdetaillierte und umfangreiche virtuelle Umgebungen, die für Stadtplanung, das Training von selbstfahrenden Autos und immersive Spielerlebnisse genutzt werden könnten.

Der Schlüssel zu diesem Durchbruch ist der Einsatz eines verteilten Algorithmus, der das Problem in kleinere, handhabbare Teile zerlegt und diese auf mehrere Grafikkarten verteilt. Dadurch können virtuelle Welten geschaffen werden, die deutlich größer sind als zuvor möglich, bei gleichzeitiger Beibehaltung eines hohen Detailniveaus.

Der Schlüssel zur Erstellung virtueller Szenen, die deutlich größer sind als frühere Bemühungen, liegt in der Verwendung verteilter Algorithmen. Indem das Problem in kleinere, handhabbare Teile zerlegt und diese auf mehrere Grafikkarten verteilt werden, konnten die Forscher die Ressourcenbeschränkungen überwinden, die zuvor die Größe virtueller Umgebungen eingeschränkt hatten.

Jede Grafikkarte fungiert als eine "kleine Ameise", die für einen kleinen Teil der Gesamtszene verantwortlich ist und mit den anderen kommuniziert, um die vollständige Lösung schnell zusammenzusetzen. Dieser verteilte Ansatz ermöglicht die Erstellung virtueller Welten, die um Größenordnungen größer sind als zuvor möglich, wie die präsentierten Beispiele zeigen, darunter eine 10 Quadratmeilen große Stadt, die aus einer Sammlung von Fotos digitalisiert wurde.

Obwohl diese Technik einige Nachteile mit sich bringt, wie den Bedarf an mehreren Grafikkarten und mögliche Qualitätsprobleme bei Details, ist das Potenzial für weitere Fortschritte aufregend. Die Kreativität der Forscher bei der Entwicklung dieses verteilten Algorithmus hat den Weg für virtuelle Szenen geebnet, die weiter an Größe und Komplexität zunehmen können, was möglicherweise zu Durchbrüchen bei Anwendungen wie Simulationen für selbstfahrende Autos und immersive Spielerlebnisse führt.

Die Forscher bei NVIDIA haben eine bemerkenswerte Technik entwickelt, die es ermöglicht, virtuelle Szenen und Umgebungen in einem bisher unerreichten Maßstab zu erstellen. Durch den Einsatz eines verteilten Algorithmus haben sie die Grenzen der Grafikhardwareressourcen überwunden und die Synthese virtueller Welten ermöglicht, die um Größenordnungen größer sind als zuvor möglich.

Die Schlüsselinnovation liegt in der Fähigkeit, das Problem in kleinere, handhabbare Teile zu zerlegen und die Arbeitsbelastung auf mehrere Grafikkarten zu verteilen. Dieser Ansatz ermöglicht es, eine große Anzahl von Bildern zusammenzufügen und die Lücken mit der NERF-Technik (Neural Radiance Fields) zu füllen, um eine nahtlose und immersive virtuelle Umgebung zu schaffen.

Die Ergebnisse sind wirklich beeindruckend, wie die präsentierten Beispiele zeigen. Die Forscher haben eine virtuelle Rennstrecke mit einer Fläche von 1 Quadratkilometer, einen Strand mit einer Fläche von 6 Quadratkilometern und eine gesamte Stadt mit einer erstaunlichen Fläche von 10 Quadratmeilen präsentiert. Diese virtuellen Welten bieten aufregende Möglichkeiten für Anwendungen wie Simulationen für selbstfahrende Autos, Spiele und Stadtplanung.

Obwohl die Qualität der Details nicht perfekt sein mag, sind die schiere Größe und der Umfang dieser virtuellen Umgebungen bemerkenswert. Die Forscher räumen ein, dass die derzeitige Umsetzung erhebliche Rechenressourcen erfordert, bis zu 64 Grafikkarten. Jedoch ist das Potenzial für weitere Fortschritte offensichtlich, da die Forscher andeuten, dass zukünftige Versionen möglicherweise auf einem einzelnen Desktop-Computer oder sogar auf einem Mobilgerät laufen könnten.

Die präsentierte Technik, obwohl beeindruckend in ihrer Fähigkeit, großskalige virtuelle Szenen zu erstellen, hat einige Einschränkungen. Die Qualität der Details in den generierten Umgebungen ist nicht die beste, und eine Super-Auflösungstechnik könnte erforderlich sein, um die visuelle Qualität zu verbessern. Darüber hinaus sind die Rechenanforderungen erheblich, da bis zu 64 Grafikkarten erforderlich sind, um eine stadtgroße virtuelle Welt zu erstellen.

Das zukünftige Potenzial dieser Technologie ist jedoch aufregend. Wendet man das "Erste Gesetz der Papiere" an, kann man sich vorstellen, dass in den kommenden Jahren diese virtuellen Umgebungen auf einem einzelnen Desktop-Computer oder sogar auf einem Mobilgerät zugänglich sein könnten. Mit dem Fortschritt der Forschung werden die Rechenanforderungen voraussichtlich sinken, was die Technologie einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich und nutzbar macht.

Darüber hinaus ist der verteilte Algorithmus-Ansatz, der verwendet wurde, um die Herausforderung der Erstellung großskaliger virtueller Szenen zu bewältigen, eine bemerkenswerte Leistung an sich und zeigt die Kreativität der beteiligten Forscher. Dieser verteilte Ansatz ermöglicht die effiziente Nutzung mehrerer Grafikkarten und überwindet die Ressourcenbeschränkungen, die zuvor die Größe der virtuellen Umgebungen eingeschränkt haben.

Mit der Weiterentwicklung der Technologie sind die potenziellen Anwendungen vielfältig, von verbesserten Simulationen für selbstfahrende Autos bis hin zu immersiven Spielerlebnissen und darüber hinaus. Die Fähigkeit, hochdetaillierte und umfangreiche virtuelle Welten zu schaffen, eröffnet neue Möglichkeiten für das Training, Testen und Erforschen verschiedener realer Szenarien in einer sicheren und kontrollierten Umgebung.