球谐函数和高斯计数在基于WebGL的3D高斯散射技术中的影响

《IEEE Internet Computing》：On the Impacts of Spherical Harmonics and Gaussian Counts in WebGL-Based 3-D Gaussian Splatting

三维高斯 splatting 渲染效率优化研究：提出基于WebGL的在线渲染框架，系统评估不同球谐级数（SH）与高斯点数量对可视化质量和帧率的影响，为Web端高效渲染真实世界三维场景提供技术平台。

　　

摘要：

三维高斯贴片（3DGS）是一种用于训练和呈现逼真真实世界3D场景的新兴技术。由于其高渲染速度（例如，在支持CUDA的GPU上可超过100帧/秒），它被视为改变沉浸式媒体呈现方式的关键技术。3DGS的一个流行应用是通过WebGL在现代浏览器中直接流式传输和渲染3D高斯模型。在训练好的3DGS场景中，大量的高斯模型及其属性（尤其是用于视点依赖性着色的球谐函数（SH））使得优化WebGL渲染效率成为一项重大挑战。本文描述了一个基于WebGL的网页浏览器，该浏览器支持渲染具有不同球谐函数级别的3DGS场景。我们系统地评估了球谐函数级别和高斯模型数量对渲染性能的影响，包括视觉质量和帧率方面。我们的框架为研究人员提供了一个平台，以探索高效的基于Web的3DGS渲染优化技术。

近年来，随着苹果Vision Pro和Meta Quest等先进虚拟现实/增强现实硬件的出现，沉浸式技术得到了显著发展。这一市场扩张增加了对沉浸式应用的需求，尤其是在6自由度（6-DoF）环境下对重建的真实世界场景进行自由漫游的需求。尽管点云和三角网格是传统的6-DoF表示方法，但它们在重建真实世界场景时常常存在质量较低的问题。点云的获取通常通过激光雷达或摄影测量技术完成，但这些方法面临诸多挑战，包括传感器引入的噪声以及点分布不均匀的问题，这些问题会导致几何精度不足和渲染视图中出现可见的“孔洞”。同样，基于网格的表示方法——通常通过复杂的表面重建算法从点数据中生成——在呈现真实世界的几何形状和材料属性时也难以达到逼真的效果。