達(dá)特茅斯(Dartmouth)的研究人員與行業(yè)合作伙伴合作，開發(fā)了軟件技術(shù)，使計(jì)算機(jī)生成圖像中的照明看起來更加逼真。這項(xiàng)研究將在即將舉行的ACM SIGGRAPH會議上進(jìn)行，這是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要研究場所。

新技術(shù)集中于“實(shí)時”圖形，當(dāng)場景響應(yīng)用戶移動而變化時，這種圖形需要保持交互性的幻覺。這些圖形可用于諸如視頻游戲，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)和科學(xué)可視化工具之類的應(yīng)用中。

這兩篇論文都演示了開發(fā)人員如何通過采用一種流行的渲染技術(shù)(稱為光線跟蹤)來創(chuàng)建復(fù)雜的照明效果。

達(dá)特茅斯(Dartmouth)計(jì)算機(jī)科學(xué)副教授Wojciech Jarosz說：“在過去的十年中，光線追蹤極大地提高了電影中計(jì)算機(jī)生成圖像的逼真度和視覺豐富度，在電影中僅生成一幀圖像就需要數(shù)小時。”兩個項(xiàng)目的高級研究員。“我們的論文描述了兩種將現(xiàn)實(shí)的光線追蹤照明帶入實(shí)時圖形約束的截然不同的方法。”

與NVIDIA合作開發(fā)的第一個項(xiàng)目設(shè)想，一旦開發(fā)人員整合NVIDIA的硬件加速的RTX光線追蹤平臺，便可以開發(fā)未來的游戲。最近的游戲已經(jīng)開始使用RTX來物理校正陰影和反射，但是目前，照明的質(zhì)量和復(fù)雜性受到每幀可跟蹤的光線數(shù)量有限的限制。

這項(xiàng)新技術(shù)稱為基于水庫的時空重要性重采樣(ReSTIR)，可從數(shù)百萬個人造光源中創(chuàng)建逼真的照明和陰影。ReSTIR方法通過重新使用在相鄰像素和先前幀中追蹤到的光線，極大地提高了計(jì)算機(jī)圖形卡上的渲染質(zhì)量。

這項(xiàng)新技術(shù)可以集成到未來游戲的設(shè)計(jì)中，其工作速度比以前的渲染技術(shù)快65倍。

博尼迪克特·貝特利(Benedikt Bitterli)博士說：“這項(xiàng)技術(shù)不僅能為游戲等實(shí)時應(yīng)用帶來令人興奮的效果，而且還對電影行業(yè)乃至整個行業(yè)產(chǎn)生了影響。” 達(dá)特茅斯大學(xué)的學(xué)生，曾是該技術(shù)研究論文的第一作者。

UberBake可以描繪出響應(yīng)用戶交互(例如開門)的細(xì)微照明變化。這些并排圖像將圖像的處理與關(guān)閉(l)和開啟(r)進(jìn)行比較。圖片來源：2019 Activision Publishing，Inc.

與Activision合作進(jìn)行的第二個項(xiàng)目描述了視頻游戲發(fā)行商如何將越來越逼真的照明效果融入其游戲中。

傳統(tǒng)上，視頻游戲使用所謂的“烘焙”解決方案實(shí)時創(chuàng)建照明序列：通過耗時的過程僅計(jì)算一次復(fù)雜的光線跟蹤照明。使用此技術(shù)創(chuàng)建的照明可以在游戲過程中輕松顯示，但僅限于采用固定的場景配置。結(jié)果，照明不容易對人物和照相機(jī)的運(yùn)動做出反應(yīng)。

該研究論文描述了Activision如何將其“ UberBake”系統(tǒng)從靜態(tài)方法逐步發(fā)展為可以描述響應(yīng)玩家交互(例如打開和關(guān)閉燈或打開和關(guān)閉門)的微妙燈光變化的系統(tǒng)。

由于UberBake經(jīng)過多年開發(fā)可在當(dāng)前游戲上使用，因此它需要在各種現(xiàn)有硬件上工作，從高端PC到上一代游戲機(jī)。

博士Dario Seyb表示：“視頻游戲在全球范圍內(nèi)被數(shù)百萬人使用。” 達(dá)特茅斯大學(xué)的學(xué)生，曾擔(dān)任研究論文的第一作者。“有這么多人與視頻游戲互動，這項(xiàng)技術(shù)將產(chǎn)生巨大的影響。”

這兩個項(xiàng)目的達(dá)特茅斯研究人員都隸屬于達(dá)特茅斯視覺計(jì)算實(shí)驗(yàn)室。

Jarosz說：“這些行業(yè)合作非常好。它們使我們的學(xué)生能夠在行業(yè)實(shí)際問題的指導(dǎo)下從事基礎(chǔ)學(xué)術(shù)研究，從而使工作產(chǎn)生更直接的現(xiàn)實(shí)影響。”

這些研究論文將發(fā)表在ACM Graphics上，并在SIGGRAPH 2020上發(fā)表，該論文將在夏季在線進(jìn)行。