Ranah grafis 3D telah menyaksikan evolusi yang luar biasa, terutama dalam teknik yang digunakan untuk rendering adegan kompleks. Artikel ini mengupas seluk-beluk tiga teknologi penting yang telah membentuk lanskap ini: NeRF (Neural Radiance Fields), ADOP (Approximate Differentiable One-Pixel Point Rendering), Gaussian Splatting, dan TRIPS (Trilinear Point Splatting for Real-Time Radiance Field Rendering). Masing-masing teknologi ini mewakili lompatan maju dalam upaya kita untuk menciptakan dunia virtual yang semakin realistis.
Neural Radiance Fields (NeRF)
NeRF muncul sebagai pendekatan terobosan, mengubah kumpulan gambar 2D menjadi adegan 3D yang dapat dijelajahi. Teknologi ini menggunakan jaringan saraf untuk mempelajari representasi 3D resolusi tinggi dari suatu adegan, memungkinkan rendering gambar dari sudut pandang yang berbeda dengan detail dan fotorealisme yang mencengangkan. Teknologi ini telah menemukan aplikasi di berbagai domain, mulai dari realitas virtual hingga navigasi otonom.
Instant NeRF: Langkah Berikutnya
Kemajuan penting dalam teknologi NeRF adalah Instant NeRF. Dikembangkan oleh NVIDIA, teknologi ini secara signifikan mempercepat proses, pelatihan dengan beberapa lusin foto dalam hitungan detik dan rendering adegan 3D dalam milidetik. Kemampuan rendering cepat ini membuka kemungkinan baru untuk aplikasi waktu nyata dan dapat merevolusi pembuatan konten 3D.
ADOP: Approximate Differentiable One-Pixel Point Rendering
ADOP, yang merupakan singkatan dari Approximate Differentiable One-Pixel Point Rendering, adalah jalur perenderan saraf terdiferensiasi berbasis titik yang diperkenalkan oleh Darius Rückert, Linus Franke, dan Marc Stamminger. Sistem ini dirancang untuk mengambil gambar kamera terkalibrasi dan geometri proksi dari adegan, biasanya awan titik, sebagai input. Awan titik tersebut kemudian dirasterisasi dengan vektor fitur yang dipelajari sebagai warna, dan jaringan saraf dalam digunakan untuk mengisi celah dan memberi bayangan pada setiap piksel output.
Rasterizer dalam ADOP merender titik sebagai splat satu piksel, yang tidak hanya sangat cepat tetapi juga memungkinkan komputasi gradien yang efisien sehubungan dengan semua parameter input yang relevan. Hal ini membuatnya sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kecepatan rendering waktu nyata, bahkan untuk model dengan lebih dari 100 juta titik.
Selain itu, ADOP menyertakan model kamera fotometri berbasis fisika yang sepenuhnya terdiferensiasi, yang mencakup pencahayaan, white balance, dan fungsi respons kamera. Dengan mengikuti prinsip-prinsip rendering inversi, ADOP menyempurnakan inputnya untuk meminimalkan inkonsistensi dan mengoptimalkan kualitas outputnya. Ini termasuk mengoptimalkan parameter struktural seperti pose kamera, distorsi lensa, posisi titik, dan fitur, serta parameter fotometri seperti fungsi respons kamera, vignetting, dan pencahayaan serta white balance per-gambar.
Karena kemampuannya untuk menangani gambar input dengan pencahayaan dan white balance yang bervariasi dengan lancar, dan kemampuannya untuk menghasilkan output rentang dinamis tinggi, ADOP mewakili kemajuan signifikan dalam bidang rendering saraf. Jika Anda tertarik pada grafis komputer, terutama alternatif untuk Gaussian splatting, pendekatan ADOP terhadap rasterisasi titik dan penyempurnaan adegan bisa sangat relevan dengan pekerjaan atau penelitian Anda.
Gaussian Splatting
Beralih ke metode tradisional, Gaussian Splatting berdiri sebagai teknik yang telah teruji dan terpercaya untuk rendering volume dan grafis berbasis titik. Teknologi ini memproyeksikan data 3D ke bidang 2D menggunakan distribusi Gaussian, menciptakan transisi yang mulus dan merender data volumetrik seperti pemindaian medis dengan kejernihan yang mengesankan.
Perkembangan Terbaru
Kemajuan terbaru telah memperkenalkan 3D Gaussian Splatting (3DGS), yang mempercepat kecepatan rendering dan memberikan representasi eksplisit dari adegan. Ini memfasilitasi rekonstruksi dinamis dan tugas pengeditan, mendorong batas-batas dari apa yang dapat dicapai dengan metode splatting tradisional.
TRIPS: Batas Depan Rendering Waktu Nyata
TRIPS mewakili ujung tombak, menggabungkan kekuatan Gaussian Splatting dan ADOP (Adaptive Density Point Clouds). Teknologi ini merasterisasi titik-titik ke dalam piramida gambar ruang layar, memungkinkan rendering titik-titik besar dengan penulisan trilinear tunggal. Jaringan saraf ringan kemudian merekonstruksi gambar yang detail dan bebas lubang.
Mengapa TRIPS Menonjol
- Performa Waktu Nyata: TRIPS mempertahankan kecepatan 60 fps pada perangkat keras standar, membuatnya cocok untuk aplikasi waktu nyata.
- Pipeline Render Terdiferensiasi: Kemampuan diferensiasi pipeline berarti ukuran dan posisi titik dapat dioptimalkan secara otomatis, meningkatkan kualitas adegan yang dirender.
- Kualitas dalam Skenario yang Menantang: TRIPS unggul dalam rendering geometri kompleks dan lanskap luas, memberikan stabilitas temporal dan detail yang lebih baik daripada metode sebelumnya.
Pipeline TRIPS
Sumber Daya TRIPS
Kesimpulan
Perjalanan dari NeRF hingga TRIPS merangkum kemajuan pesat dalam rendering adegan 3D. Saat kita bergerak menuju metode yang lebih efisien dan fidelitas tinggi, potensi untuk menciptakan pengalaman virtual imersif menjadi semakin nyata. Teknologi ini tidak hanya mendorong batas dalam grafis tetapi juga membuka jalan bagi inovasi di berbagai industri, dari hiburan hingga perencanaan kota.
Bagi mereka yang ingin mempelajari lebih dalam tentang teknologi ini, banyak sumber daya yang tersedia, termasuk ulasan komprehensif dan platform sumber terbuka yang memfasilitasi pengembangan proyek NeRF. Masa depan rendering 3D cerah, dan teknologi seperti NeRF, Gaussian Splatting, dan TRIPS-lah yang akan menerangi jalan ke depan.