3D
광 전달 시뮬레이션 재구성을 위한 양자 레이 마칭
Author
Venue
SIGGRAPH Asia 2023
Abstract
최근 몇 년간 컴퓨터 그래픽스 분야에서, 특히 렌더링 응용 분야에 양자 컴퓨터를 활용하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재 양자 렌더링 분야의 최신 기술은 𝑀개의 프리미티브에 대해 𝑂(√𝑀) 시간 내에 광선 교차점을 찾는 그로버(Grover) 탐색에 의존하고 있다. 이 양자 접근법은 𝑂(𝑀) 시간의 단순 접근법보다는 빠르지만, 가속 데이터 구조를 활용한 현대적인 광선 추적의 𝑂(log 𝑀) 시간보다는 느리다. 게다가 이 양자 레이 트레이싱 방법은 근본적으로 한 번에 하나의 레이만 투사할 수 있어, 레이 수에 따른 양자 렌더링의 확장성이 비양자 알고리즘과 동일하게 제한된다. 우리는 레이 마칭을 양자 랜덤 워크로 재구성한 새로운 양자 렌더링 방법인 '양자 레이 마칭(quantum ray marching)'을 제시한다. 본 연구는 광 전달 시뮬레이션이 가능한 최초의 완전한 양자 렌더링 파이프라인이며, 비양자 방식에 비해 점근적으로 더 빠른 성능을 유지한다. 우리의 양자 레이 마칭은 다항식 비용으로 지수적인 수의 경로를 추적할 수 있으며, 양자 수치 적분을 활용하여 비양자 방식의 𝑂(1/√𝑁)와 달리 𝑁개의 추정값에 대해 𝑂(1/𝑁)의 수렴 속도를 보인다. 이러한 특성 덕분에 비양자 몬테카를로 렌더링보다 점근적으로 더 빠른 최초의 양자 렌더링이 가능해졌다. 우리는 2D 및 3D 장면을 렌더링하여 알고리즘을 수치적으로 검증했다.
