FovGI-1.0：面向实时全局光照的注视点屏幕空间辐射值缓存技术

《IEEE Transactions on Computational Social Systems》：FovGI-1.0: Foveated screen space radiance caching for real-time global illumination

　　

摘要：

在虚拟现实应用中实现实时的逼真渲染颇具挑战性，因为这需要高质量的视觉效果、大显示分辨率以及宽视野，同时还受到严格的帧率限制。焦点渲染（Foveated Rendering）是一种有效的方法，它能够在保持中心区域（即注视区域）高质量的同时降低周边区域的渲染质量。与传统的光栅化（rasterization）和光线追踪（ray tracing）算法不同，焦点渲染机制无法直接与现代基于辐射度缓存（radiance-cache）的实时全局光照管线（如GI 1.0）集成。我们提出了一种基于焦点驱动的屏幕空间辐射度探针（screen space radiance probes）的实时全局光照算法，该算法针对不同区域采用不同的缓存和渲染策略：通过在注视区域部署更多的探针，可以提升该区域的重绘质量；而在周边区域只需部署少量探针，从而大幅节省存储空间和计算资源。此外，我们还引入了一种基于mipmap的时间探针重用策略——在注视区域实现严格的重用，在周边区域则采用粗略的重用方式，以进一步提升性能。因此，我们的FovGI-1.0能够在不降低周边区域视觉质量的情况下提升注视区域的质量，并将帧率提升至原来的1.31倍。我们还通过用户研究证明了该方法渲染出的图像在视觉上与使用全分辨率探针渲染出的真实图像具有很高的相似性。