Quantum Ray Marching per la riformulazione della simulazione del trasporto della luce
Author
Venue
SIGGRAPH Asia 2023
Abstract
L'uso dei computer quantistici nella computer grafica ha suscitato interesse negli ultimi anni, specialmente per l'applicazione al rendering. Lo stato dell'arte attuale nel rendering quantistico si basa sulla ricerca di Grover per trovare le intersezioni dei raggi in 𝑂(√𝑀) per 𝑀 primitive. Questo approccio quantistico è più veloce dell'approccio ingenuo di 𝑂(𝑀) ma più lento di 𝑂(log 𝑀) del ray tracing moderno con una struttura dati di accelerazione. Inoltre, questo metodo di ray tracing quantistico è fondamentalmente limitato a lanciare un raggio alla volta, lasciando la scalabilità del rendering quantistico per il numero di raggi uguale a quella degli algoritmi non quantistici. Presentiamo un nuovo metodo di rendering quantistico, il quantum ray marching, basato sulla riformulazione del ray marching come un percorso casuale quantistico. Il nostro lavoro è la prima pipeline completa di rendering quantistico in grado di simulare il trasporto della luce e rimane asintoticamente più veloce delle controparti non quantistiche. Il nostro quantum ray marching può tracciare un numero esponenziale di percorsi con un costo polinomiale e sfrutta l'integrazione numerica quantistica per convergere in 𝑂(1/𝑁) per 𝑁 stime, al contrario del 𝑂(1/√𝑁) non quantistico. Queste proprietà hanno portato al primo rendering quantistico che è asintoticamente più veloce del rendering Monte Carlo non quantistico. Abbiamo testato numericamente il nostro algoritmo eseguendo il rendering di scene 2D e 3D.
