Işık Taşıma Simülasyonunu Yeniden Formüle Etmek için Kuantum Işın Yürüyüşü
Author
Venue
SIGGRAPH Asya 2023
Abstract
Bilgisayar grafiklerinde kuantum bilgisayarların kullanımı, özellikle render uygulamaları açısından son yıllarda ilgi görmeye başlamıştır. Kuantum renderleme alanındaki mevcut en son teknoloji, 𝑀 adet temel öğe için 𝑂(√𝑀) içinde ışın kesişimlerini bulmak üzere Grover aramasına dayanmaktadır. Bu kuantum yaklaşımı, 𝑂(𝑀) olan basit yaklaşımdan daha hızlıdır, ancak hızlandırma veri yapısına sahip modern ışın izleme yönteminin 𝑂(log 𝑀) değerinden daha yavaştır. Ayrıca, bu kuantum ışın izleme yöntemi temelde bir seferde tek bir ışın atmakla sınırlıdır, bu da kuantum renderin ölçeğini ışın sayısı açısından kuantum olmayan algoritmalarla aynı tutar. Işın yürüyüşünü kuantum rastgele yürüyüş olarak yeniden formüle etmeye dayanan yeni bir kuantum render yöntemi olan kuantum ışın yürüyüşünü sunuyoruz. Çalışmamız, ışık taşıma simülasyonu yapabilen ilk eksiksiz kuantum render boru hattıdır ve kuantum olmayan muadillerinden asimptotik olarak daha hızlıdır. Kuantum ışın yürüyüşümüz, polinomik maliyetle üstel sayıda yolu izleyebilir ve kuantum sayısal entegrasyondan yararlanarak, kuantum olmayan 𝑂(1/√𝑁) yerine 𝑁 tahminleri için 𝑂(1/𝑁) değerinde yakınsamaya ulaşır. Bu özellikler, kuantum olmayan Monte Carlo render işleminden asimptotik olarak daha hızlı olan ilk kuantum render işlemini ortaya çıkarmıştır. Algoritmamızı 2D ve 3D sahneleri renderlayarak sayısal olarak test ettik.
