Mae rendrad niwral yn dechneg sy'n dod i'r amlwg mewn dysgu dwfn sydd â'r nod o ychwanegu at y biblinell glasurol o graffeg gyfrifiadurol gyda rhwydweithiau niwral.
Bydd algorithm rendrad niwral yn gofyn am set o ddelweddau sy'n cynrychioli onglau gwahanol o'r un olygfa. Bydd y delweddau hyn wedyn yn cael eu bwydo i mewn i rwydwaith niwral i greu model a all allbynnu onglau newydd o'r un olygfa.
Mae'r disgleirdeb y tu ôl i rendrad niwral yn gorwedd yn y modd y gall ail-greu golygfeydd ffotorealistig manwl yn gywir heb orfod dibynnu ar ddulliau clasurol a allai fod yn fwy beichus yn gyfrifiadurol.
Cyn plymio i mewn i sut mae rendrad niwral yn gweithio, gadewch i ni fynd dros hanfodion rendrad clasurol.
Beth yw Rendro Clasurol?
Gadewch i ni ddeall yn gyntaf y dulliau nodweddiadol a ddefnyddir mewn rendro clasurol.
Mae rendrad clasurol yn cyfeirio at y set o dechnegau a ddefnyddir i greu delwedd 2D o olygfa tri dimensiwn. Fe'i gelwir hefyd yn synthesis delwedd, mae rendrad clasurol yn defnyddio algorithmau amrywiol i efelychu sut mae golau yn rhyngweithio â gwahanol fathau o wrthrychau.
Er enghraifft, bydd rendro brics solet yn gofyn am set benodol o algorithmau i benderfynu ar leoliad y cysgod neu pa mor dda y bydd golau bob ochr i'r wal. Yn yr un modd, bydd angen eu technegau eu hunain hefyd ar wrthrychau sy'n adlewyrchu neu'n plygu golau, fel drych, gwrthrych sgleiniog, neu gorff o ddŵr.
Mewn rendro clasurol, cynrychiolir pob ased â rhwyll polygon. Yna bydd rhaglen lliwiwr yn defnyddio'r polygon fel mewnbwn i benderfynu sut olwg fydd ar y gwrthrych o ystyried y golau a'r ongl benodol.
Bydd rendrad realistig yn gofyn am lawer mwy o bŵer cyfrifiant gan fod gan ein hasedau filiynau o bolygonau i'w defnyddio fel mewnbwn. Mae'r allbwn a gynhyrchir gan gyfrifiadur sy'n gyffredin mewn ffilmiau mawr Hollywood fel arfer yn cymryd wythnosau neu hyd yn oed fisoedd i'w rendro a gall gostio miliynau o ddoleri.
Mae'r dull olrhain pelydr yn arbennig o gostus oherwydd mae pob picsel yn y ddelwedd derfynol yn gofyn am gyfrifiad o'r llwybr y mae golau yn ei gymryd o'r ffynhonnell golau i'r gwrthrych ac i'r camera.
Mae datblygiadau mewn caledwedd wedi gwneud rendro graffeg yn llawer mwy hygyrch i ddefnyddwyr. Er enghraifft, mae llawer o'r diweddaraf gemau fideo caniatáu effeithiau a olrheinir gan belydrau megis adlewyrchiadau ffotograffig a chysgodion cyn belled â bod eu caledwedd yn cyflawni'r dasg.
Mae'r GPUs diweddaraf (unedau prosesu graffeg) wedi'u hadeiladu'n benodol i helpu'r CPU i drin y cyfrifiadau hynod gymhleth sydd eu hangen i wneud graffeg ffoto-realistig.
Cynydd Rendro Niwral
Mae rendrad niwral yn ceisio mynd i'r afael â'r broblem rendro mewn ffordd wahanol. Yn lle defnyddio algorithmau i efelychu sut mae golau yn rhyngweithio â gwrthrychau, beth os ydym yn creu model sy'n dysgu sut y dylai golygfa edrych o ongl benodol?
Gallwch feddwl amdano fel llwybr byr i greu golygfeydd ffotorealistig. Gyda rendrad niwral, nid oes angen i ni gyfrifo sut mae golau yn rhyngweithio â gwrthrych, dim ond digon o ddata hyfforddi sydd ei angen arnom.
Mae'r dull hwn yn caniatáu i ymchwilwyr greu rendradau o ansawdd uchel o olygfeydd cymhleth heb orfod perfformio
Beth yw meysydd nerfol?
Fel y soniwyd yn gynharach, mae'r rhan fwyaf o rendradau 3D yn defnyddio rhwyllau polygon i storio data ar siâp a gwead pob gwrthrych.
Fodd bynnag, mae meysydd niwral yn dod yn fwy poblogaidd fel dull amgen o gynrychioli gwrthrychau tri dimensiwn. Yn wahanol i rwyllau polygon, mae meysydd niwral yn wahaniaethadwy ac yn barhaus.
Beth a olygwn pan ddywedwn fod meysydd niwral yn wahaniaethol?
Bellach gellir hyfforddi allbwn 2D o faes niwral i ddod yn ffotorealistig trwy addasu pwysau'r rhwydwaith niwral yn unig.
Gan ddefnyddio meysydd niwral, nid oes angen i ni mwyach efelychu ffiseg golau i wneud golygfa. Mae'r wybodaeth am sut y bydd y rendrad terfynol yn cael ei oleuo bellach yn cael ei storio'n ymhlyg y tu mewn i bwysau ein rhwydwaith nefol.
Mae hyn yn ein galluogi i greu delweddau a fideos newydd yn gymharol gyflym o ddim ond llond llaw o luniau neu fideo.
Sut i Hyfforddi Maes Niwral?
Nawr ein bod ni'n gwybod hanfodion sut mae maes niwral yn gweithio, gadewch i ni edrych ar sut mae ymchwilwyr yn gallu hyfforddi maes pelydriad niwral neu NeRF.
Yn gyntaf, bydd angen i ni samplu cyfesurynnau ar hap golygfa a'u bwydo i mewn i rwydwaith niwral. Bydd y rhwydwaith hwn wedyn yn gallu cynhyrchu meintiau maes.
Mae'r meintiau maes a gynhyrchir yn cael eu hystyried yn samplau o'r parth ail-greu dymunol o'r olygfa rydyn ni am ei chreu.
Yna bydd angen i ni fapio'r adluniad i ddelweddau 2D go iawn. Yna bydd algorithm yn cyfrifo'r gwall ail-greu. Bydd y gwall hwn yn arwain y rhwydwaith niwral i wneud y gorau o'i allu i ail-greu'r olygfa.
Cymwysiadau Rendro Niwral
Synthesis Gwedd Nofel
Mae synthesis golygfa nofel yn cyfeirio at y dasg o greu safbwyntiau camera o onglau newydd gan ddefnyddio data o nifer gyfyngedig o safbwyntiau.
Mae technegau rendrad niwral yn ceisio dyfalu lleoliad cymharol y camera ar gyfer pob delwedd yn y set ddata a bwydo'r data hwnnw i rwydwaith niwral.
Yna bydd y rhwydwaith niwral yn creu cynrychioliad 3D o'r olygfa lle mae gan bob pwynt yn y gofod 3D liw a dwysedd cysylltiedig.
Mae gweithrediad newydd o NeRFs yn Google Street View yn defnyddio synthesis golygfa newydd i alluogi defnyddwyr i archwilio lleoliadau yn y byd go iawn fel pe baent yn rheoli camera yn cymryd fideo. Mae hyn yn caniatáu i dwristiaid archwilio cyrchfannau mewn ffordd drochi cyn penderfynu teithio i safle penodol.
Ffoto-realistig avatars
Gall technegau uwch mewn rendrad niwral hefyd baratoi'r ffordd ar gyfer afatarau digidol mwy realistig. Yna gellir defnyddio'r avatars hyn ar gyfer rolau amrywiol megis cynorthwywyr rhithwir neu wasanaeth cwsmeriaid, neu fel ffordd i ddefnyddwyr fewnosod eu tebygrwydd mewn a gêm fideo neu rendrad efelychiadol.
Er enghraifft, mae papur a gyhoeddwyd ym mis Mawrth 2023 yn awgrymu defnyddio technegau rendro niwral i greu avatar llun-realistig ar ôl ychydig funudau o ffilm fideo.
Casgliad
Mae rendrad nerfol yn faes astudio cyffrous sydd â'r potensial i newid y diwydiant graffeg cyfrifiadurol cyfan.
Gallai'r dechnoleg leihau'r rhwystr mynediad ar gyfer creu asedau 3D. Efallai na fydd yn rhaid i dimau effeithiau gweledol aros am ddyddiau i wneud ychydig funudau o graffeg ffotograffig realistig.
Gall cyfuno'r dechnoleg â chymwysiadau VR ac AR presennol hefyd ganiatáu i ddatblygwyr greu profiadau mwy trochi.
Beth ydych chi'n meddwl yw'r gwir botensial ar gyfer rendrad niwral?
Gadael ymateb