研究為當今和未來的技術創造了更逼真的圖像

達特茅斯(Dartmouth)的研究人員與行業合作伙伴合作，開發了軟件技術，使計算機生成圖像中的照明看起來更加逼真。這項研究將在即將舉行的ACM SIGGRAPH會議上進行，這是計算機圖形學的主要研究場所。

新技術集中于“實時”圖形，當場景響應用戶移動而變化時，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，擴展現實和科學可視化工具之類的應用中。

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

達特茅斯(Dartmouth)計算機科學副教授Wojciech Jarosz說：“在過去的十年中，光線追蹤極大地提高了電影中計算機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小時。”兩個項目的高級研究員。“我們的論文描述了兩種將現實的光線追蹤照明帶入實時圖形約束的截然不同的方法。”

與NVIDIA合作開發的第一個項目設想，一旦開發人員整合NVIDIA的硬件加速的RTX光線追蹤平臺，便可以開發未來的游戲。最近的游戲已經開始使用RTX來物理校正陰影和反射，但是目前，照明的質量和復雜性受到每幀可跟蹤的光線數量有限的限制。

這項新技術稱為基于水庫的時空重要性重采樣(ReSTIR)，可從數百萬個人造光源中創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，極大地提高了計算機圖形卡上的渲染質量。

這項新技術可以集成到未來游戲的設計中，其工作速度比以前的渲染技術快65倍。

博尼迪克特·貝特利(Benedikt Bitterli)博士說：“這項技術不僅能為游戲等實時應用帶來令人興奮的效果，而且還對電影行業乃至整個行業產生了影響。” 達特茅斯大學的學生，曾是該技術研究論文的第一作者。

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

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

傳統上，視頻游戲使用所謂的“烘焙”解決方案實時創建照明序列：通過耗時的過程僅計算一次復雜的光線跟蹤照明。使用此技術創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。結果，照明不容易對人物和照相機的運動做出反應。

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

由于UberBake經過多年開發可在當前游戲上使用，因此它需要在各種現有硬件上工作，從高端PC到上一代游戲機。

博士Dario Seyb表示：“視頻游戲在全球范圍內被數百萬人使用。” 達特茅斯大學的學生，曾擔任研究論文的第一作者。“有這么多人與視頻游戲互動，這項技術將產生巨大的影響。”

這兩個項目的達特茅斯研究人員都隸屬于達特茅斯視覺計算實驗室。

Jarosz說：“這些行業合作非常好。它們使我們的學生能夠在行業實際問題的指導下從事基礎學術研究，從而使工作產生更直接的現實影響。”

這些研究論文將發表在ACM Graphics上，并在SIGGRAPH 2020上發表，該論文將在夏季在線進行。