可扩展的孔洞填充技术在实时多GPU光场路径追踪中的应用

《IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics》：Scalable Hole-Filling for Real-Time Multi-GPU Light Field Path Tracing

　　

摘要：

光场（LF）显示器通过触发自然的散焦模糊效应并实现运动视差，解决了传统显示器中焦点提示不匹配的问题。它们依赖于几何光学原理，从多个视角显示光线。对于实时应用而言，光场路径追踪在计算上非常耗时，因为需要渲染多个视角。为了降低这种计算复杂性，通常会在不同视角之间对像素进行空间重投影。重用已经渲染过的像素比重新追踪这些像素更加经济。然而，当某些视角中的遮挡区域被解除时，就无法进行重投影，从而在这些视角中产生“孔洞”。填补这些孔洞需要额外的路径追踪计算。本文研究了可扩展的光场路径追踪孔洞填充策略，利用多块GPU来实现实时性能。我们提出了一种算法搜索优化方法，通过将孔洞填充时间作为最小化函数，来确定特定分配算法是否可以跨场景通用。此外，我们还引入了DaSH（Discarded and Subsampled path traced Hole-filling）这一新颖方法，它能够在固定大小的硬件线程块中减少计算量和开销。基于像素块内的局部像素稀疏性，DaSH能够自适应地对孔洞填充光线进行下采样和丢弃。我们的评估结果显示，在保持视网膜平面上的重新聚焦光场图像的视觉和结构质量的同时，DaSH实现了显著的性能提升。实验表明，在多GPU渲染系统中，与以往的工作相比，DaSH的平均加速比为1.8×。