Browsing by Author "Jhang, Jia-Wun"

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    互動速率蒙地卡羅路徑追蹤: 在包含鏡面鏈的光傳輸路徑中產生高頻效果
    (2025) 張嘉文; Jhang, Jia-Wun
    蒙地卡羅路徑追蹤演算法透過模擬真實環境中光的反射和折射來產生逼真的畫面，此技術在影視、遊戲、物理模擬、建築設計中皆有著舉足輕重的地位。近幾年隨著電腦硬體的進步，以及更多有效的路徑採樣和去雜訊方法被提出，已經可以在電腦上即時地產生低雜訊的路徑追蹤影像。我們發現，雖然低頻的直接照明和間接照明有明顯的改善，但高頻的鏡面成像和焦散依舊無法保持銳利甚至消失，主要是因為能產生高頻效果的「含有鏡面鏈的光傳輸路徑」難以被找到，因此即使再透過後處理的方法去雜訊，也無法在動態場景中即時產生清晰且正確的高頻效果。 低頻效果可以提升整體影像的層次感，但高頻效果往往是最能吸引眼球的部分，因此我們致力於研究針對高頻效果即時路徑追蹤的演算法。在本論文中，我們發明了新的尋找鏡面鏈的技術SMBS和PMS來降低路徑追蹤在高頻效果的雜訊，SMBS透過大擾動改善鏡面鏈路徑的搜索，PMS透過光子重用優化起始鏡面鏈路徑的選擇。對於後續的去噪，我們提出了針對高頻效果的去雜訊演算法IGD，透過再利用路徑追蹤的資訊來提升去雜訊的品質。對於整體的算圖流程，我們設計了一個利於手機的低計算量方法RMNEE，將鏡面鏈演算法透過延遲著色和重採樣來機率性地不計算較低顏色貢獻的鏡面鏈路徑。 與過去的方法相比，我們的方法在相同的採樣數下，大大提高了尋找鏡面鏈的成功率；等時比較下的高頻效果，路徑追蹤的雜訊更少、去雜訊後的誤差值更低；對於低算力的手機平台，更可以在畫面品質和執行速度上達到不錯的平衡。
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    在行動裝置上達成複雜場景之互動性基於物理高品質成像
    (2021) 張嘉文; Jhang, Jia-Wun
    　　過去因為手機在計算速度與記憶體容量上的限制，遊戲中為了達到即時互動的效果，大多只是將場景與人物以貼圖的方式顯示在畫面上，或是使用光柵化（Rasterization）的方法產生陰影與直接光照的效果，但很難有反射、折射、散射等讓玩家有臨場感的逼真畫面。 　　如今電腦上實時光線追蹤技術已趨於成熟，手機將不可避免地成為下一個目標。在此篇論文中，我們使用 OpenGL Compute Shader，利用手機 GPU 的平行計算能力來實現路徑追蹤（Path Tracing）；此外我們編寫了加速結構（BVH Tree with SAH 、Huffman Tree）來減少找尋三角片交叉的耗時，並使用「無堆疊」的方法作遍歷，因此可以在SIMT架構的GPU上高效運行，更實驗了不同的光線追蹤方法（Bidirectional Path Tracing、Metropolis Light Transport）來加速收斂場景中的顏色；如最後的成果所呈現，即使是擁有豐富材質的複雜場景，我們的程式依舊可以在很短的時間內畫出雜訊少又逼真的圖。