研究为当今和未来的技术创造了更逼真的图像

达特茅斯(Dartmouth)的研究人员与行业合作伙伴合作，开发了软件技术，使计算机生成图像中的照明看起来更加逼真。这项研究将在即将举行的ACM SIGGRAPH会议上进行，这是计算机图形学的主要研究场所。

新技术集中于“实时”图形，当场景响应用户移动而变化时，这种图形需要保持交互性的幻觉。这些图形可用于诸如视频游戏，扩展现实和科学可视化工具之类的应用中。

这两篇论文都演示了开发人员如何通过采用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(Dartmouth)计算机科学副教授Wojciech Jarosz说：“在过去的十年中，光线追踪极大地提高了电影中计算机生成图像的逼真度和视觉丰富度，在电影中仅生成一帧图像就需要数小时。”两个项目的高级研究员。“我们的论文描述了两种将现实的光线追踪照明带入实时图形约束的截然不同的方法。”

与NVIDIA合作开发的第一个项目设想，一旦开发人员整合NVIDIA的硬件加速的RTX光线追踪平台，便可以开发未来的游戏。最近的游戏已经开始使用RTX来物理校正阴影和反射，但是目前，照明的质量和复杂性受到每帧可跟踪的光线数量有限的限制。

这项新技术称为基于水库的时空重要性重采样(ReSTIR)，可从数百万个人造光源中创建逼真的照明和阴影。ReSTIR方法通过重新使用在相邻像素和先前帧中追踪到的光线，极大地提高了计算机图形卡上的渲染质量。

这项新技术可以集成到未来游戏的设计中，其工作速度比以前的渲染技术快65倍。

博尼迪克特·贝特利(Benedikt Bitterli)博士说：“这项技术不仅能为游戏等实时应用带来令人兴奋的效果，而且还对电影行业乃至整个行业产生了影响。” 达特茅斯大学的学生，曾是该技术研究论文的第一作者。

UberBake可以描绘出响应用户交互(例如开门)的细微照明变化。这些并排图像将图像的处理与关闭(l)和开启(r)进行比较。图片来源：2019 Activision Publishing，Inc.

与Activision合作进行的第二个项目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中。

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：通过耗时的过程仅计算一次复杂的光线跟踪照明。使用此技术创建的照明可以在游戏过程中轻松显示，但仅限于采用固定的场景配置。结果，照明不容易对人物和照相机的运动做出反应。

该研究论文描述了Activision如何将其“ UberBake”系统从静态方法逐步发展为可以描述响应玩家交互(例如打开和关闭灯或打开和关闭门)的微妙灯光变化的系统。

由于UberBake经过多年开发可在当前游戏上使用，因此它需要在各种现有硬件上工作，从高端PC到上一代游戏机。

博士Dario Seyb表示：“视频游戏在全球范围内被数百万人使用。” 达特茅斯大学的学生，曾担任研究论文的第一作者。“有这么多人与视频游戏互动，这项技术将产生巨大的影响。”

这两个项目的达特茅斯研究人员都隶属于达特茅斯视觉计算实验室。

Jarosz说：“这些行业合作非常好。它们使我们的学生能够在行业实际问题的指导下从事基础学术研究，从而使工作产生更直接的现实影响。”

这些研究论文将发表在ACM Graphics上，并在SIGGRAPH 2020上发表，该论文将在夏季在线进行。