3D
光輸送シミュレーションの再構築に向けた量子光線追跡法
Author
Venue
SIGGRAPH Asia 2023
Abstract
近年、コンピュータグラフィックスにおける量子コンピュータの活用、特にレンダリングへの応用に関心が集まっている。 量子レンダリングの現在の最先端技術は、𝑀個のプリミティブに対して𝑂(√𝑀)時間で光線の交点を求めるGroverの探索法に依存している。この量子アプローチは、𝑂(𝑀)時間かかる単純な手法よりは高速だが、高速化データ構造を用いた現代のレイトレーシングの𝑂(log 𝑀)時間よりは遅い。 さらに、この量子レイトレーシング手法は、基本的に一度に1本の光線しか投射できないという制約があり、光線数に対する量子レンダリングのスケーラビリティは非量子アルゴリズムと同等にとどまっている。我々は、光線マーチングを量子ランダムウォークとして再定式化したことに基づく、新しい量子レンダリング手法「量子光線マーチング」を提案する。本研究は、光輸送シミュレーションが可能な初の完全な量子レンダリングパイプラインであり、非量子アルゴリズムよりも漸近的に高速である。 我々の量子レイマーチングは、多項式コストで指数関数的な数の経路をトレースでき、量子数値積分を活用することで、非量子アルゴリズムの 𝑂(1/√𝑁) に対し、𝑁 個の推定値に対して 𝑂(1/𝑁) で収束する。これらの特性により、非量子モンテカルロレンダリングよりも漸近的に高速な、初の量子レンダリングが実現した。 我々は、2Dおよび3Dシーンのレンダリングを通じて、本アルゴリズムの数値的検証を行った。
