A rendering neurale hè una tecnica emergente in l'apprendimentu profondu chì hà per scopu di aumentà u pipeline classicu di grafica per computer cù e rete neurali.
Un algoritmu di rendering neurale richiederà un inseme d'imaghjini chì rapprisentanu diversi anguli di a stessa scena. Queste imaghjini seranu allora alimentate in una rete neurale per creà un mudellu chì pò pruduce novi anguli di a listessa scena.
A brillantezza daretu à u rendering neurale si trova in a manera chì pò ricreà accuratamente scene fotorealistiche dettagliate senza avè bisognu di metudi classici chì ponu esse più esigenti computazionalmente.
Prima di immersione in u funziunamentu di u rendering neurale, andemu nantu à i fundamenti di u rendering classicu.
Cosa hè a Rendering Classica?
Capemu prima i metudi tipici usati in a rendering classica.
A rendering classica si riferisce à l'inseme di tecniche utilizati per creà una maghjina 2D di una scena tridimensionale. Cunnisciuta ancu com'è sintesi di l'imaghjini, a rendering classica usa diversi algoritmi per simulà cumu a luce interagisce cù diversi tipi d'uggetti.
Per esempiu, rende un mattone solidu hà bisognu di un inseme particulari di algoritmi per determinà a pusizione di l'ombra o quantu serà illuminatu ogni latu di u muru. In listessu modu, l'uggetti chì riflettenu o rifrattanu a luce, cum'è un specchiu, un ughjettu brillanti, o un corpu d'acqua, necessitaranu ancu e so tecniche.
In u rendering classicu, ogni attivu hè rapprisintatu cù una maglia poligonale. Un prugramma di shader hà da aduprà u poligonu cum'è input per determinà cumu l'ughjettu serà cum'è datu l'illuminazione è l'angolo specificati.
U rendering realisticu richiederà assai più putenza di calculu postu chì i nostri assi finiscinu per avè milioni di poligoni da aduprà cum'è input. L'output generatu da l'urdinatore chì hè cumuni in i blockbuster di Hollywood generalmente dura settimane o ancu mesi per rende è pò custà milioni di dollari.
L'approcciu di traccia di raghji hè particularmente caru perchè ogni pixel in l'imaghjini finali richiede un calculu di u percorsu chì a luce piglia da a fonte di luce à l'ughjettu è à a camera.
L'avanzamenti in u hardware anu fattu a resa grafica assai più accessibile per l'utilizatori. Per esempiu, assai di l'ultimi games permette l'effetti di traccia di raghji cum'è riflessioni foto-realistiche è ombre, sempre chì u so hardware hè à u compitu.
L'ultime GPU (unità di processazione grafica) sò custruiti specificamente per aiutà à u CPU à gestisce i calculi altamente cumplessi necessarii per rende gràfiche foto-realistiche.
L'ascesa di u rendering neurale
A rendering neurale prova di affruntà u prublema di rendering in una manera diversa. Invece di utilizà l'algoritmi per simulà cumu a luce interagisce cù l'uggetti, chì si avemu creatu un mudellu chì ampara cumu una scena deve vede da un certu angulu?
Pudete pensà à questu cum'è una scurciatoia per creà scene fotorealistiche. Cù u rendering neurale, ùn avemu micca bisognu di calculà cumu a luce interagisce cù un ughjettu, avemu solu bisognu di dati di furmazione abbastanza.
Stu approcciu permette à i circadori di creà renders d'alta qualità di sceni cumplessi senza avè da fà
Chì sò i campi neurali?
Cumu l'hà dettu prima, a maiò parte di i renders 3D utilizanu maglie poligoni per almacenà e dati nantu à a forma è a struttura di ogni ughjettu.
In ogni casu, i campi neurali guadagnanu pupularità cum'è un metudu alternativu di rapprisintà l'uggetti tridimensionali. A cuntrariu di e maglie poligoni, i campi neurali sò differenziabili è cuntinui.
Chì significhemu quandu dicemu chì i campi neurali sò differenziabili?
Un output 2D da un campu neurale pò avà esse furmatu per diventà fotorealisticu solu aghjustendu i pesi di a rete neurale.
Utilizendu campi neurali, ùn avemu più bisognu di simule a fisica di a luce per rende una scena. A cunniscenza di cumu u rende finali serà illuminatu hè avà almacenatu implicitamente in i pesi di u nostru reta neurale.
Questu ci permette di creà imaghjini novi è video relativamente rapidamente da solu una manciata di foto o filmati video.
Cumu furmà un campu neurale?
Avà chì sapemu i fundamenti di cumu funziona un campu neurale, fighjemu un ochju à cumu i circadori sò capaci di furmà un campu di radianza neurale o NeRF.
Prima, avemu bisognu di campionà e coordenate aleatorii di una scena è alimentate in una rete neurale. Sta reta serà tandu capace di pruduce quantità di campu.
I quantità di u campu pruduciutu sò cunsiderate campioni da u duminiu di ricustruzzione desideratu di a scena chì vulemu creà.
Dopu avemu bisognu di cartografia a ricustruzzione à l'imaghjini 2D reali. Un algoritmu hà da calculà l'errore di ricustruzzione. Questu errore guidà a rete neurale per ottimisà a so capacità di ricustruisce a scena.
Applicazioni di u Rendering Neural
Novel View Synthesis
A nova sintesi di vista si riferisce à u compitu di creà prospettive di càmera da novi anguli utilizendu dati da un numeru limitatu di prospettive.
I tecnichi di rendering neurali pruvate à indovinà a pusizioni relative di a camera per ogni imaghjina in u dataset è alimentanu quella dati in una rete neurale.
A rete neurale poi creà una rappresentazione 3D di a scena induve ogni puntu in u spaziu 3D hà un culore è densità assuciatu.
Una nova implementazione di NeRF in Google Street View usa una sintesi di vista nova per permette à l'utilizatori di spiegà i lochi di u mondu reale cum'è s'elli eranu cuntrullati una camera per piglià un video. Questu permette à i turisti di scopra destinazioni in una manera immersiva prima di decide di viaghjà à un situ specificu.
Avatars foto-realistici
Tecniche avanzate in rendering neurale ponu ancu apre a strada per avatars digitali più realistichi. Questi avatari ponu esse aduprati per diversi roles, cum'è assistenti virtuali o serviziu di u cliente, o cum'è un modu per l'utilizatori per inserisce a so similitudine in un Video ghjocu o rendere simulatu.
Per esempiu, a a carta publicatu in marzu di u 2023 suggerisce l'usu di tecniche di rendering neurale per creà un avatar foto-realisticu dopu à pochi minuti di filmati video.
cunchiusioni
A rendering neurale hè un campu di studiu eccitante chì hà u putenziale di cambià l'intera industria di grafica per computer.
A tecnulugia puderia abbassà a barrera di l'ingressu per a creazione di l'assi 3D. E squadre di effetti visivi ùn anu più da aspittà ghjorni per rende uni pochi di minuti di grafica foto-realistica.
Cumminendu a tecnulugia cù l'applicazioni VR è AR esistenti pò ancu permette à i sviluppatori di creà esperienze più immersive.
Chì pensate chì hè u veru potenziale per a rendering neurale?
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