Quantum Ray Marching voor het herformuleren van simulaties van lichttransport
Author
Venue
SIGGRAPH Asia 2023
Abstract
Het gebruik van kwantumcomputers in computergraphics heeft de laatste jaren aan belang gewonnen, vooral voor de toepassing op rendering. De huidige stand van de techniek op het gebied van kwantumrendering is gebaseerd op Grover's zoektocht naar snijpunten van stralen in 𝑂(√𝑀) voor 𝑀 primitieven. Deze kwantumbenadering is sneller dan de naïeve benadering van 𝑂(𝑀), maar langzamer dan 𝑂(log 𝑀) van moderne ray tracing met een versnellingsgegevensstructuur. Bovendien is deze kwantum-raytracingmethode fundamenteel beperkt tot het werpen van één straal per keer, waardoor de schaal van kwantumrendering voor het aantal stralen hetzelfde blijft als bij niet-kwantumalgoritmen. We presenteren een nieuwe kwantumrenderingmethode, kwantum-ray marching, gebaseerd op de herformulering van ray marching als een kwantum-random walk. Ons werk is de eerste complete kwantumrenderingpijplijn die in staat is tot lichttransportsimulatie en asymptotisch sneller blijft dan niet-kwantumtegenhangers. Onze quantum ray marching kan een exponentieel aantal paden traceren met polynomiale kosten, en maakt gebruik van kwantum numerieke integratie om te convergeren in 𝑂(1/𝑁) voor 𝑁 schattingen, in tegenstelling tot niet-kwantum 𝑂(1/√𝑁). Deze eigenschappen leidden tot de eerste kwantumrendering die asymptotisch sneller is dan niet-kwantum Monte Carlo-rendering. We hebben ons algoritme numeriek getest door 2D- en 3D-scènes te renderen.
