Quantum Ray Marching untuk Merumuskan Ulang Simulasi Transportasi Cahaya
Author
Venue
SIGGRAPH Asia 2023
Abstract
Penggunaan komputer kuantum dalam grafika komputer telah menarik perhatian dalam beberapa tahun terakhir, terutama untuk aplikasi dalam rendering. Teknologi terkini dalam rendering kuantum mengandalkan pencarian Grover untuk menemukan persimpangan sinar dalam 𝑂(√𝑀) untuk 𝑀 primitif. Pendekatan kuantum ini lebih cepat daripada pendekatan naif sebesar 𝑂(𝑀), tetapi lebih lambat daripada 𝑂(log 𝑀) pada ray tracing modern dengan struktur data akselerasi. Selain itu, metode ray tracing kuantum ini secara fundamental terbatas pada pelacakan satu sinar pada satu waktu, sehingga skala rendering kuantum untuk jumlah sinar tetap sama dengan algoritma non-kuantum. Kami memperkenalkan metode rendering kuantum baru, quantum ray marching, yang didasarkan pada reformulasi ray marching sebagai jalan acak kuantum. Pekerjaan kami merupakan pipa rendering kuantum lengkap pertama yang mampu melakukan simulasi transportasi cahaya dan tetap lebih cepat secara asimtotik dibandingkan dengan algoritma non-kuantum. Ray marching kuantum kami dapat melacak jumlah jalur eksponensial dengan biaya polinomial, dan memanfaatkan integrasi numerik kuantum untuk konvergensi dalam 𝑂(1/𝑁) untuk 𝑁 perkiraan, dibandingkan dengan 𝑂(1/√𝑁) pada metode non-kuantum. Sifat-sifat ini menghasilkan rendering kuantum pertama yang secara asimtotik lebih cepat daripada rendering Monte Carlo non-kuantum. Kami menguji algoritma kami secara numerik dengan merender adegan 2D dan 3D.
