Ускоренная кроссплатформенная реализация дифференцируемого рендеринга функций расстояний со знаком

Ускоренная кроссплатформенная реализация дифференцируемого рендеринга функций расстояний со знаком

Будак А.С. (ИПМ РАН, Москва, Россия)
Гарифуллин А.Р. (ИПМ РАН, Москва, Россия)
Галактионов В.А. (ИПМ РАН, Москва, Россия)
Фролов В.А. (ИПМ РАН, Москва, Россия)
Волобой А.Г. (ИПМ РАН, Москва, Россия)

Аннотация

Восстановление параметров сцены по изображениям (обратный рендеринг) является востребованной задачей и важным направлением в компьютерной графике и зрении. В настоящее время для решения этой задачи все чаще применяется дифференцируемый рендеринг, основанный на градиентных методах оптимизации. В данной работе представлены усовершенствования метода дифференцируемого рендеринга функций расстояния со знаком, предложенного в 2024 году, а также его кроссплатформенная реализация, поддерживающая выполнение на различных типах графических ускорителей. Таким образом, обеспечивается независимость от оборудования конкретного производителя и расширяется применимость метода в разнородных аппаратных конфигурациях. В нашей работе предлагаются две ключевые модификации. Во-первых, стандартный метод трассировки луча мы заменяем методом Ньютона и аналитическим методом, адаптированными к задачам дифференцируемого рендеринга. Кроме этого, мы разбиваем вычисление производных по текстурным и геометрическим параметрам сцены на две части, соответствующие внутреннему и граничному интегралам. Такое разбиение уменьшает число выборок метода Монте-Карло, необходимых для оценки градиентов по текстуре, и позволяет распределить вычисления между двумя шейдерами. В результате разработанная реализация дифференцируемого рендеринга достигает ускорения до трех раз по сравнению с базовой реализацией, сохраняя при этом исходную точность.

Ключевые слова

компьютерная графика; дифференцируемый рендеринг; трассировка лучей; кроссплатформенность.

Издание

Труды Института системного программирования РАН, том 38 вып. 3, часть 3, 2026, стр. 27-38.

ISSN 2220-6426 (Online), ISSN 2079-8156 (Print).

DOI: 10.15514/ISPRAS-2026-38(3)-33

Для цитирования

Будак А.С., Гарифуллин А.Р., Галактионов В.А., Фролов В.А., Волобой А.Г. Ускоренная кроссплатформенная реализация дифференцируемого рендеринга функций расстояний со знаком. Труды Института системного программирования РАН, том 38 вып. 3, часть 3, 2026, стр. 27-38. DOI: 10.15514/ISPRAS-2026-38(3)-33.

Полный текст статьи в формате pdf Вернуться к содержанию тома