3D
基于量子射线行进法的光传输模拟重构
Author
Venue
SIGGRAPH Asia 2023
Abstract
近年来，量子计算机在计算机图形学中的应用引起了广泛关注，尤其是在渲染领域的应用。 当前量子渲染领域的最先进技术依赖于格罗弗搜索（Grover’s search），其可在 𝑂(√𝑀) 时间内找到 𝑀 个原始图形元素的光线交点。这种量子方法比 𝑂(𝑀) 的简单方法更快，但比采用加速数据结构的现代光线追踪（𝑂(log 𝑀)）更慢。 此外，该量子光线追踪方法在根本上受限于每次只能投射一条光线，导致量子渲染的光线数量扩展性与非量子算法相同。我们提出了一种基于将光线行进重新表述为量子随机游走的全新量子渲染方法——量子光线行进。我们的工作是首个能够进行光传输模拟的完整量子渲染管道，且其渐近速度仍优于非量子对应算法。 我们的量子光线行进算法能够以多项式级计算成本追踪指数级数量的光线路径，并利用量子数值积分技术，在 𝑁 次迭代后以 𝑂(1/𝑁) 的收敛速度完成计算，而非量子算法的收敛速度为 𝑂(1/√𝑁)。这些特性使得该算法成为首个渐近速度快于非量子蒙特卡洛渲染的量子渲染方案。 我们通过渲染2D和3D场景对该算法进行了数值测试。
