3D grafikler dünyası, özellikle karmaşık sahneleri işlemek için kullanılan tekniklerde kayda değer bir evrime tanık oldu. Bu makale, bu alanı şekillendiren üç önemli teknolojinin inceliklerini ele alıyor: NeRF (Neural Radiance Fields – Sinirsel Radyans Alanları), ADOP (Approximate Differentiable One-Pixel Point Rendering – Yaklaşık Türevlenebilir Tek Piksel Nokta İşleme), Gaussian Splatting ve TRIPS (Trilinear Point Splatting for Real-Time Radiance Field Rendering – Gerçek Zamanlı Radyans Alanı İşleme için Üç Doğrusal Nokta Saçılımı). Her biri, giderek daha gerçekçi sanal dünyalar yaratma arayışımızda ileriye doğru atılmış bir adımı temsil ediyor.
Sinirsel Radyans Alanları (NeRF)
NeRF, 2D görüntü koleksiyonunu gezilebilir bir 3D sahneye dönüştürerek çığır açan bir yaklaşım olarak ortaya çıktı. Bir sahnenin yüksek çözünürlüklü 3D temsilini öğrenmek için bir sinir ağı kullanır ve farklı bakış açılarından görüntülerin şaşırtıcı ayrıntı ve fotorealizmle işlenmesini sağlar. Bu teknoloji, sanal gerçeklikten otonom navigasyona kadar çeşitli alanlarda uygulama alanı bulmuştur.
Instant NeRF: Bir Sonraki Adım
NeRF teknolojisindeki önemli bir gelişme, Instant NeRF‘tir. NVIDIA tarafından geliştirilen bu teknoloji, süreci önemli ölçüde hızlandırarak birkaç düzine fotoğraf üzerinde saniyeler içinde eğitim alıyor ve 3D sahneyi milisaniyeler içinde işliyor. Bu hızlı işleme yeteneği, gerçek zamanlı uygulamalar için yeni olanaklar yaratıyor ve 3D içerik oluşturmada devrim yaratabilir.
ADOP: Yaklaşık Türevlenebilir Tek Piksel Nokta İşleme
ADOP, yani Yaklaşık Türevlenebilir Tek Piksel Nokta İşleme, Darius Rückert, Linus Franke ve Marc Stamminger tarafından tanıtılan nokta tabanlı, türevlenebilir bir sinirsel işleme ardışık düzenidir. Bu sistem, kalibre edilmiş kamera görüntülerini ve sahnenin genellikle bir nokta bulutu olan vekil geometrisini girdi olarak almak üzere tasarlanmıştır. Nokta bulutu daha sonra öğrenilmiş özellik vektörleri renk olarak kullanılarak rasterize edilir ve her bir çıktı pikselini doldurmak ve gölgelendirmek için derin bir sinir ağı kullanılır.
ADOP’taki rasterleştirici, noktaları tek piksel saçılımları olarak işler; bu sadece çok hızlı olmakla kalmaz, aynı zamanda tüm ilgili girdi parametrelerine göre gradyanların verimli bir şekilde hesaplanmasına da olanak tanır. Bu, 100 milyondan fazla noktaya sahip modeller için bile gerçek zamanlı işleme hızları gerektiren uygulamalar için özellikle uygun hale getirir.
Dahası, ADOP pozlama, beyaz dengesi ve bir kamera yanıt fonksiyonunu kapsayan tamamen türevlenebilir fiziksel tabanlı bir fotometrik kamera modeli içerir. Tersine işleme prensiplerini izleyerek ADOP, tutarsızlıkları en aza indirmek ve çıktı kalitesini optimize etmek için girdisini iyileştirir. Bu, kamera pozisyonu, lens bozulmaları, nokta konumları ve özellikleri gibi yapısal parametrelerin yanı sıra kamera yanıt fonksiyonu, vinyetleme ve görüntü başına pozlama ve beyaz dengesi gibi fotometrik parametrelerin optimizasyonunu da içerir.
ADOP, değişen pozlama ve beyaz dengesine sahip girdi görüntülerini sorunsuz bir şekilde işleyebilmesi ve yüksek dinamik aralıklı çıktı üretebilmesi sayesinde, sinirsel işleme alanında önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir. Eğer bilgisayar grafikleri, özellikle Gaussian splatting’e alternatifler ile ilgileniyorsanız, ADOP’un nokta rasterizasyonuna ve sahne iyileştirmesine yaklaşımı, çalışmanız veya araştırmanız için oldukça alakalı olabilir.
Gaussian Splatting
Geleneksel yöntemlere geçecek olursak, Gaussian Splatting, hacimsel işleme ve nokta tabanlı grafikler için denenmiş ve test edilmiş bir teknik olarak öne çıkıyor. 3D verileri Gaussian dağılımlarını kullanarak 2D düzleme yansıtır, pürüzsüz geçişler oluşturur ve tıbbi taramalar gibi hacimsel verileri etkileyici bir netlikle işler.
Son Gelişmeler
Son gelişmeler, işleme hızlarını hızlandıran ve sahnelerin açık bir temsilini sağlayan 3D Gaussian Splatting (3DGS)‘i tanıttı. Bu, dinamik yeniden yapılandırma ve düzenleme görevlerini kolaylaştırarak, geleneksel splatting yöntemleriyle nelerin başarılabileceğinin sınırlarını zorluyor.
TRIPS: Gerçek Zamanlı İşlemenin Ön Safları
TRIPS, en son teknolojiyi temsil ediyor ve Gaussian Splatting ve ADOP’un (Adaptive Density Point Clouds – Uyarlanabilir Yoğunluk Nokta Bulutları) güçlü yönlerini birleştiriyor. Noktaları bir ekran alanı görüntü piramidine rasterize eder ve büyük noktaların tek bir üç doğrusal yazma ile işlenmesine olanak tanır. Hafif bir sinir ağı daha sonra ayrıntılı, deliksiz bir görüntü yeniden oluşturur.
TRIPS Neden Öne Çıkıyor
- Gerçek Zamanlı Performans: TRIPS, standart donanımda 60 fps hızı koruyarak gerçek zamanlı uygulamalar için uygun hale gelir.
- Türevlenebilir İşleme Ardışık Düzeni: Ardışık düzenin türevlenebilirliği, nokta boyutlarının ve konumlarının otomatik olarak optimize edilebileceği anlamına gelir, bu da işlenen sahnenin kalitesini artırır.
- Zorlu Senaryolarda Kalite: TRIPS, karmaşık geometrileri ve geniş manzaraları işlemede mükemmeldir ve önceki yöntemlere göre daha iyi zamansal kararlılık ve ayrıntı sağlar.
TRIPS Ardışık Düzeni
TRIPS Kaynakları
Özet
NeRF’ten TRIPS’e yolculuk, 3D sahne işlemedeki hızlı ilerlemeyi özetlemektedir. Daha verimli ve yüksek doğruluklu yöntemlere doğru ilerlerken, sürükleyici sanal deneyimler yaratma potansiyeli giderek daha somut hale geliyor. Bu teknolojiler sadece grafik alanında sınırları zorlamakla kalmıyor, aynı zamanda eğlenceden şehir planlamasına kadar çeşitli sektörlerdeki yeniliklerin de önünü açıyor.
Bu teknolojileri daha derinlemesine incelemek isteyenler için, kapsamlı incelemeler ve NeRF projelerinin geliştirilmesini kolaylaştıran açık kaynaklı platformlar dahil olmak üzere zengin kaynaklar mevcuttur. 3D işlemenin geleceği parlak ve NeRF, Gaussian Splatting ve TRIPS gibi teknolojiler ileriye dönük yolu aydınlatacak olanlardır.