Рейтрейсинг - это мощная техника создания потрясающих фотореалистичных изображений и анимаций. Однако она имеет существенный недостаток: проблему шума и медленного рендеринга.

Процесс рейтрейсинга включает в себя моделирование путей миллионов световых лучей, отражающихся в сцене. Это необходимо для точной оценки количества света, достигающего каждого пикселя. К сожалению, до тех пор, пока не будет смоделировано достаточное количество лучей, неточности в этих оценках проявляются в виде шума в результирующих изображениях. Этот шум может занять минуты или даже дни, чтобы исчезнуть, даже для небольших сцен.

Попытки создания приложений с рейтрейсингом в реальном времени, таких как трассировка путей, приводят к значительному шуму, который сложно отфильтровать. Хотя существуют методы фильтрации шума, им трудно создать изображения, неотличимые от истинного, свободного от шума результата.

Проблема становится еще хуже, когда камера находится в движении, так как это вводит высокочастотный шум, вызывающий сильное мерцание, делая видео непригодным для использования даже после фильтрации.

Шум является значительной проблемой в рейтрейсинге, поскольку процесс моделирования миллионов световых лучей может приводить к неточностям, проявляющимся в виде шума в итоговом изображении. Хотя этот шум можно уменьшить, моделируя больше лучей, процесс может быть чрезвычайно трудоемким, занимая недели даже для небольших сцен.

Классические техники, такие как трассировка путей, пытались создавать изображения с рейтрейсингом в реальном времени, но результирующий шум часто неприемлем. Однако методы фильтрации шума, специально разработанные для транспортировки света, добились значительного прогресса в решении этой проблемы. Эти техники могут значительно улучшить качество визуализированных изображений, уменьшая шум и обеспечивая гораздо более четкое представление сцены.

Несмотря на эти достижения, проблема еще не полностью решена. Даже с фильтрацией шума, результирующие изображения могут быть трудными для интерпретации, так как шум может искажать истинный вид сцены. Кроме того, когда камера или объекты в сцене находятся в движении, высокочастотный шум может вызывать значительное мерцание, делая видео непригодным для использования.

К счастью, недавнее сотрудничество между Университетом Юты и NVIDIA представило новую технику, которая решает эти проблемы. Этот метод не только сразу же производит значительно более качественные изображения, но и имеет несколько ключевых преимуществ. Генерируемый им шум имеет гораздо более низкую частоту, что облегчает работу денойзера. Он также обеспечивает лучшее сглаживание и извлекает больше информации из каждого светового пути, эффективно моделируя в 25 раз больше лучей, чем предыдущие методы.

Несмотря на потрясающее визуальное качество рейтрейсированных изображений, предыдущие методики сталкивались со значительными ограничениями. Основная проблема - это проблема шума, возникающая из-за необходимости моделировать миллионы световых лучей для точной оценки количества света, отражающегося в сцене. Этот процесс может занять минуты или даже дни, чтобы сойтись, делая его непрактичным для приложений в реальном времени, таких как видеоигры.

Даже при использовании классических методов трассировки путей для быстрого создания изображений, результирующий шум часто неприемлем, и хотя методы фильтрации шума могут помочь, им трудно создать изображения, точно представляющие истинную сцену. Эта проблема становится еще более выраженной, когда камера находится в движении, что приводит к высокочастотному шуму и мерцанию, делающему видео непригодным для использования.

К счастью, недавнее сотрудничество между Университетом Юты и NVIDIA представило новую технику, которая решает эти ограничения. Этот подход не только сразу же производит значительно более качественные результаты, но и предлагает несколько ключевых преимуществ. Он генерирует шум более низкой частоты, который легче обрабатывать денойзеру, обеспечивает лучшее сглаживание и извлекает в 25 раз больше информации из каждого смоделированного светового пути, что эквивалентно использованию в 25 раз больше лучей по сравнению с предыдущими методами.

Эта новая работа, результат сотрудничества Университета Юты и NVIDIA, представляет собой замечательный прорыв в рейтрейсинге в реальном времени. Эта техника не только выглядит значительно лучше, чем предыдущие методы, но и предлагает несколько ключевых преимуществ:

1. Низкочастотный шум: Шум в результирующих изображениях имеет гораздо более низкую частоту, что облегчает работу денойзера и позволяет получать более чистые результаты.

2. Улучшенное сглаживание: Края становятся более четкими и лучше проработанными, что дополнительно повышает качество итогового изображения.

3. Увеличение информации на световой путь: Техника способна извлекать в 25 раз больше информации из каждого смоделированного светового пути, что является огромным скачком в возможностях по сравнению с предыдущими подходами.

4. Лучшая обработка боке: Крупные, расфокусированные источники света, известные как боке, теперь лучше разрешаются, устраняя недостаток более ранних методов.

Авторы сделали исходный код этого проекта общедоступным, что является щедрым жестом, позволяющим всему сообществу воспользоваться этим замечательным достижением. Этот прорыв является свидетельством непрерывного прогресса в области рейтрейсинга в реальном времени, приближая нас к мечте о создании видеоигр с потрясающей фотореалистичной визуализацией.

Новая техника рейтрейсинга, представленная в этой работе, предлагает несколько значительных преимуществ по сравнению с предыдущими методами:

1. Низкочастотный шум: Шум, генерируемый этой техникой, имеет гораздо более низкую частоту, что делает его менее прыгающим и проще для денойзера обрабатывать.

2. Лучшее сглаживание: Края на изображениях становятся более четкими и лучше проработанными, что дополнительно помогает денойзеру получать высококачественные результаты.

3. Увеличение информации на световой путь: Эта техника способна извлекать в 25 раз больше информации из каждого смоделированного светового пути, что эквивалентно использованию в 25 раз больше лучей по сравнению с предыдущими методами.

4. Улучшенная обработка боке: Крупные, расфокусированные источники света, известные как боке, теперь лучше разрешаются, в то время как предыдущие методы часто испытывали трудности с точным отображением этих элементов.

Эти усовершенствования приводят к значительному улучшению качества изображения и производительности, приближая рейтрейсинг в реальном времени к реальности. Авторы также сделали исходный код этого проекта общедоступным, позволяя сообществу дальше развивать эти достижения.

Несмотря на впечатляющие возможности новой техники рейтрейсинга, она не лишена ограничений. Во-первых, исследователи еще не полностью изучили, как хорошо техника справляется с размытием движения, когда объекты или камера перемещаются, вызывая эффект размытия. Во-вторых, для приложений, требующих сверхчетких неподвижных изображений и готовых ждать дольше, техника может не показывать такую же высокую производительность с определенными пиксельными фильтрами. Однако эти ограничения не особенно актуальны для приложений в реальном времени.

Кроме того, исследователи сделали исходный код этого проекта общедоступным, позволяя всем получить доступ и использовать эту прорывную технологию. Этот щедрый жест является свидетельством приверженности исследователей развитию области рейтрейсинга и сделать их работу доступной для более широкого сообщества.

Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в рейтрейсинге в реальном времени, эта техника по-прежнему сталкивается с некоторыми проблемами. Хотя новый метод, представленный в работе, предлагает впечатляющие улучшения, такие как уменьшение шума, лучшее сглаживание и более эффективное использование световых путей, он еще не идеален.

Производительность техники при размытии движения и некоторых пиксельных фильтрах все еще требует дальнейшего изучения. Кроме того, метод требует немного более длительной обработки на кадр по сравнению с предыдущими техниками, хотя эта компромиссная ситуация считается оправданной. Тем не менее, доступность исходного кода и общий прогресс в рейтрейсинге в реальном времени действительно замечательны. Личный опыт автора, наблюдавшего за этим прогрессом в течение своей жизни, является свидетельством быстрого развития в этой области. Работа настоятельно рекомендуется для более глубокого понимания последних достижений, а бесплатный курс магистерского уровня автора по моделированию транспортировки света предоставляет отличную возможность для дальнейшего изучения этой захватывающей темы.