研究为今天和明天的技术创造更逼真的图像

ReSTIR 通过重复使用在相邻像素和以前帧中跟踪的光线，显著提高了计算机显卡上的渲染质量。这张照片将 ReSTIR （r） 渲染过程与较旧的技术 （l） 进行对比。

达特茅斯的研究人员与行业合作伙伴合作，开发出了软件技术，使计算机生成的图像中的照明看起来更逼真。这项研究将在即将召开的ACM SIGGRAPH会议上提出，该会议是计算机图形研究的第一大场所。

新技术侧重于"实时"图形，随着场景随着用户移动的变化而变化，需要保持交互性错觉。这些图形可用于视频游戏、扩展现实和科学可视化工具等应用。

这两篇论文都演示了开发人员如何通过调整一种流行的渲染技术（称为光线跟踪）来创建复杂的照明效果。

达特茅斯大学计算机科学副教授沃伊切赫·雅罗斯（Wojciech Jarosz）担任这两个项目的高级研究员，他说："过去十年来，光线追踪显著提高了电影中计算机生成的图像的逼真性和视觉丰富性，而只制作一帧可能需要数小时。"我们的论文描述了两种截然不同的方法，将逼真的光线照明引入实时图形的限制。

第一个项目是利用 NVIDIA 开发的，它设想了一旦开发人员整合 NVIDIA 的硬件加速 RTX 光线跟踪平台，未来游戏的可能性。最近的游戏已经开始使用RTX来纠正物理上正确的阴影和反射，但照明的质量和复杂性目前受到每帧可追踪的少量光线的局限。

这项新技术称为基于储层的时空重要性重采样（ReSTIR），从数百万个人造光源创建逼真的照明和阴影。ReSTIR 方法通过重复使用在相邻像素和以前帧中跟踪的光线，显著提高了计算机显卡上的渲染质量。

新技术可以集成到未来游戏的设计中，并且比之前的渲染技术快65倍。

达特茅斯的博士生贝内迪克特·比特利说："这项技术不仅因为它能为游戏等实时应用带来什么而令人兴奋，而且因为它在电影产业和电影界以及其他领域的影响。

UberBake 可以描绘响应用户交互（如开门）的细微照明变化。这些并排图像将图像与关闭 （l） 和打开 （r） 过程进行比较。

第二个项目与Activision合作进行，描述了视频游戏发行商如何将越来越逼真的照明效果融入其游戏。

传统上，视频游戏使用所谓的"烘焙"解决方案实时创建照明序列：复杂的光线跟踪照明仅通过耗时的过程计算一次。使用这种技术创建的照明可以在游戏过程中轻松显示，但只能假设场景的固定配置。因此，照明无法对角色和摄像机的移动做出轻松的反应。

研究论文描述了 Activision 如何逐渐将其"UberBake"系统从静态方法演变为一种可以描绘因响应玩家交互（如打开和关闭灯或打开和关闭门）而发生细微的灯光变化的方法。

由于 UberBake 经过多年的开发，用于当前的游戏，它需要处理各种现有硬件，从高端 PC 到上一代游戏机。

达特茅斯的博士生达里奥·塞布（Dario Seyb）说："电子游戏被全世界数以百万计的人所使用。"由于有这么多人与视频游戏互动，这项技术可以产生巨大的影响。

达特茅斯这两个项目的研究人员都隶属于达特茅斯视觉计算实验室。

"这些行业合作非常出色。它们允许我们的学生从事基础学术研究，了解行业实际问题，使工作产生更直接、更真实的影响，"Jarosz 说。

研究论文将发表在ACM图形交易，并在夏季在线举行的SIGGRAPH 2020上发表。