Τεχνικές λογισμικού που κάνουν ρεαλιστικότερο τον φωτισμό στις computer-generated εικόνες ανέπτυξαν ερευνητές στο Dartmouth College και συνεργάτες τους από τη βιομηχανία.
Οι νέες τεχνικές εστιάζουν σε γραφικά «πραγματικού χρόνου» που πρέπει να διατηρούν την ψευδαίσθηση της διαδραστικότητας, καθώς οι σκηνές αλλάζουν ως αποτέλεσμα των κινήσεων του χρήστη. Τα γραφικά αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές όπως τα βιντεοπαιχνίδια, τα επιστημονικά εργαλεία οπτικοποίησης, η extended reality κ.α.
Και τα δύο σχετικά επιστημονικά άρθρα παρουσιάζουν πώς οι developers μπορούν να δημιουργούν εξελιγμένα εφέ φωτισμού προσαρμόζοντας μια γνωστή τεχνική rendering που είναι γνωστή ως ray tracing.
«Την τελευταία δεκαετία το ray tracing έχει αυξήσει δραματικά τον ρεαλισμό και τον οπτικό πλούτο των computer-generated εικόνων σε ταινίες, όπου η παραγωγή απλά και μόνο ενός frame μπορεί να πάρει ώρες» είπε ο Βότσιεχ Τζαρός, αναπληρωτής καθηγητής επιστήμης υπολογιστών στο Dartmouth, ο οποίος είχε κομβικό ρόλο και στα δύο ερευνητικά προγράμματα. «Τα επιστημονικά μας άρθρα περιγράφουν δύο πολύ διαφορετικές προσεγγίσεις για ρεαλιστικό ray-traced φωτισμό στους περιορισμούς των γραφικών σε πραγματικό χρόνο».
Το πρώτο πρόγραμμα, που αναπτύχθηκε με την NVIDIA, εξετάζει τις πιθανότητες για τα μελλοντικά παιχνίδια όταν οι developers ενσωματώσουν την πλατφόρμα ray tracing RTX της εταιρείας. Νέα παιχνίδια έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν το RTX για τη διόρθωση σκιών και αντανακλάσεων, μα η ποιότητα και πολυπλοκότητα του φωτισμού προς το παρόν περιορίζεται από τον μικρό αριθμό ακτίνων που μπορούν να διαγράφονται/ιχνηλατούνται ανά frame.
Η νέα τεχνική, ονόματι ReSTIR (reservoir-based spatiotemporal importance resampling) δημιουργεί ρεαλιστικό φωτισμό και σκιές από εκατομμύρια τεχνητές πηγές φωτός. Η προσέγγιση ReSTIR αυξάνει δραματικά την ποιότητα του rendering στην κάρτα γραφικών ενός υπολογιστή επαναχρησιμοποιώντας ακτίνες που ιχνηλατήθηκαν σε κοντινά pixels και σε προηγούμενα frames. Η νέα τεχνική μπορεί να ενσωματωθεί στον σχεδιασμό μελλοντικών παιχνιδιών και λειτουργεί μέχρι και 65 φορές ταχύτερα σε σχέση με προηγούμενες τεχνικές rendering.
Το δεύτερο project έλαβε χώρα σε συνεργασία με την Activision και περιγράφει πώς η εταιρεία έχει ενσωματώνει όλο και πιο ρεαλιστικά εφέ φωτισμού στα παιχνίδια της. Παραδοσιακά τα βιντεοπαιχνίδια δημιουργούν sequences φωτισμού σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας αυτό που αποκαλείται «baked» λύσεις: Ο πολύπλοκος ray-traced φωτισμός υπολογίζεται μόνο μία φορά, μέσω μιας χρονοβόρας διαδικασίας. Ο φωτισμός που δημιουργείται μέσω αυτής της τεχνικής μπορεί να προβάλλεται εύκολα κατά τη διάρκεια του παιχνιδιού, μα περιορίζεται σε μια συγκεκριμένη και σταθερή διαρρύθμιση σε μια σκηνή, και ως εκ τούτου δεν μπορεί να αντιδρά εύκολα στην κίνηση χαρακτήρων και καμερών.
Το εν λόγω επιστημονικό άρθρο περιγράφει πώς η Activision εξέλιξε σταδιακά το σύστημα «UberBake» από τη στατική προσέγγιση σε μία η οποία μπορεί να απεικονίζει μικρές αλλαγές φωτισμού ως αντίδραση στις αλληλεπιδράσεις με τους παίκτες, όπως το άνοιγμα και το κλείσιμο των φώτων ή το άνοιγμα και το κλείσιμο πορτών. Το UberBake εξελίχθηκε σε βάθος πολλών ετών για να λειτουργεί σε σύγχρονα παιχνίδια, οπότε έπρεπε να μπορεί να λειτουργεί σε ένα μεγάλο εύρος hardware, από ισχυρά PC μέχρι κονσόλες προηγούμενης γενιάς.
«Βιντεοπαιχνίδια παίζονται από εκατομμύρια ανθρώπους ανά τον κόσμο» είπε ο Ντάριο Σέιμπ, διδακτορικός στο Dartmouth που συμμετείχε στο επιστημονικό άρθρο. «Με τόσον κόσμο να αλληλεπιδρά με βιντεοπαιχνίδια, η τεχνολογία αυτή μπορεί να έχει μεγάλη επίδραση».
