In diesem Blogpost werfen wir einen Blick in die Zukunft von Lumion. Wir geben Ihnen einen Einblick hinter die Kulissen und in die Fortschritte der Entwicklung von Lumion.
1. Was ist ReSTIR im Kontext von Lumion 2023?
Im sich ständig weiterentwickelnden Bereich der Grafikwiedergabe ist es für jeden Arbeitsablauf von entscheidender Bedeutung, in kürzester Zeit Fotorealismus zu erreichen. Frühere Versionen von Lumion folgten einer mehr als 12-jährigen Entwicklung und Optimierung der Rasterisierungs-Engine, die in der neuesten Version mit einer kompletten Überarbeitung gipfelte. Allerdings hat Lumion 2023 durch die Implementierung von Raytracing in seiner Engine erhebliche Fortschritte bei einer weiteren Rendering-Technologie gemacht.
In dieser Umgebung erweist sich die ReSTIR-Technologie (Reservoir Spatio-Temporal Importance Resampling) als bahnbrechend. ReSTIR wurde entwickelt, um die Möglichkeiten der Pfadverfolgung zu erweitern – einer Technik, die die Art und Weise, wie sich Licht in der realen Welt ausbreitet, nachahmt, um realistische Bilder zu erzeugen – und kann eine transformative Funktion für Lumion sein.
Bei der herkömmlichen Pfadverfolgung kommt es häufig zu Herausforderungen hinsichtlich der Rechenintensität, was insbesondere bei komplizierten Beleuchtungsszenarien zu körnigen, verrauschten Bildern führt (siehe Bild oben). Um diese Situationen zu lösen, wird ReSTIR als Methode zum Abtasten und erneuten Abtasten von Lichtquellen eingesetzt. Durch die Nutzung sowohl zeitlicher als auch räumlicher Daten reduziert ReSTIR die zur Geräuschminimierung erforderliche Zeit und sorgt für ein effizienteres Rendering.
Das bedeutet, dass die Integration von ReSTIR bei Software wie Lumion 2023 zu schnelleren und klareren Visualisierungen führt.
2. Integration in Path Tracing Engines
Path-Tracing-Engines berechnen naturgemäß, wie zufällig erzeugte Lichtstrahlen mit Objekten in einer Szene interagieren. Es wird rechenintensiv, wenn diese Engines Strahlen simulieren, die zwischen Objekten reflektiert werden (indirekte Beleuchtung oder globale Beleuchtung). Hier kommt ReSTIR ins Spiel.
Durch die Integration von ReSTIR in Path-Tracing-Engines können Entwickler die Anzahl der benötigten Strahlen reduzieren, um ein klares, rauschfreies Bild zu erzeugen. Die Technologie priorisiert Strahlen, die am meisten zum endgültigen Bild beitragen, und ignoriert diejenigen, die kaum oder gar keinen Einfluss haben. Dies führt zu schnelleren Renderzeiten und realistischeren Bildern.
3. Vorteile von ReSTIR
3.1: Geräuschreduzierung: Einer der Hauptvorteile von ReSTIR ist die erhebliche Geräuschreduzierung. Das bedeutet klarere Bilder mit weniger Artefakten.
3.2: Effizienz: Aufgrund der intelligenten Sampling-Methoden können Szenen schneller gerendert werden, wodurch das Echtzeit-Rendering einfacher wird.
3.3: Schnellere Beleuchtung: Obwohl ReSTIR nur die Lichtabtastung verbessert, führt eine schnellere Konvergenz des Bildes zu einem klareren Bild der gerenderten Ausgabe in wesentlich kürzerer Zeit.
3.4: Flexibilität: ReSTIR kann mit weniger Samples ein besseres Ergebnis erzielen, wodurch sichergestellt wird, dass der Denoiser nicht so aggressiv sein muss.
Ein Beispiel zur Erläuterung dieses Konzepts:
4. Forschung und Entwicklung (F&E)
Das Entwicklungsteam von Lumion experimentiert kürzlich mit der Integration der ReSTIR-Technologie. Die aktuelle Version der Raytracing-Technologie ist noch lange nicht die endgültige Version und für die Zukunft wurde ein eigener Entwicklungszweig eingerichtet, um ReSTIR anzupassen und in das bestehende Lumion-Framework zu integrieren. Da es sich bei dieser Technologie nicht um einen Plug-and-Play-Vorgang handelt, umfasst der Prozess die Konvertierung des ursprünglichen ReSTIR-Codes, um die Kompatibilität mit der Lumion-Engine sicherzustellen. Ursprünglich wurde ReSTIR für direkte Beleuchtung entwickelt, aber jetzt ermöglichen uns zusätzliche Techniken, die Vorteile von ReSTIR auf indirekte Beleuchtung auszuweiten, um Reflexionen und globale Beleuchtung schneller zu berechnen. Unser Team hat ReSTIR DI erfolgreich integriert und arbeitet jetzt an ReSTIR, um die Vorteile der Technologie voll zur Geltung zu bringen. Kurz gesagt, zwei Arten von ReSTIR-Algorithmen befinden sich derzeit in der Implementierungsphase, auf die wir abzielen:
Die anfängliche Integration wurde erreicht und es gibt bereits verbesserte Renderzeiten und effizienter erstellte Ausgaben. In der aktuellen Phase, in der wir uns befinden, optimieren und verfeinern wir. Das Ziel besteht nicht nur darin, ReSTIR innerhalb von Lumion zum Laufen zu bringen, sondern auch darin, seine Fähigkeiten zu maximieren, was gründliche iterative Tests, die Identifizierung von Engpässen und deren Behebung erfordert. Unsere derzeitige Priorität besteht darin, schnellere Rendering-Geschwindigkeiten zu erreichen, ohne Kompromisse bei der visuellen Wiedergabetreue einzugehen.
5. Herausforderungen bei der Implementierung
Obwohl ReSTIR zahlreiche Vorteile bietet, ist seine Implementierung nicht ohne Herausforderungen:
5.1: Kompatibilität: Die Integration neuer Technologien in bestehende Engines kann erhebliche Änderungen der Codebasis erfordern.
5.2: Optimierung: Während ReSTIR den Rechenaufwand reduziert, ist dennoch eine Optimierung erforderlich, um maximale Leistung sicherzustellen.
5.3: Wissenslücke: Wie bei jeder neuen Technologie gibt es eine Lernkurve. Entwickler müssen sich mit ReSTIR vertraut machen, um es effektiv implementieren zu können.
6. ReSTIR im Kontext mit Lumion 2023
Die Verbesserungen, die wir derzeit sehen, sind denkbar einfach:
6.1: Schnellere Renderzeiten: Szenen können schneller gerendert werden.
6.2: Verbesserte Qualität: Visualisierungen weisen weniger Artefakte und eine bessere globale Beleuchtung auf.
6.3: Echtzeit-Rendering: Lumion könnte möglicherweise einen Echtzeit-Raytracing-Build-Modus anbieten – dieser ist derzeit nicht Teil der Forschung und Entwicklung und würde die Definition eines neuen Projekts erfordern, ist jedoch eine der Möglichkeiten, die die Technologie bietet.
7. Fazit
Die ReSTIR-Technologie ermöglicht die Wiederverwendung erfolgreicher benachbarter Strahlen und Strahlen aus früheren Bildern: Die direkte Folge ist, wie oben erwähnt, dass weniger Strahlen zur Berechnung eines Bildes verwendet werden und dadurch noch mehr Strahlen aufgenommen werden können, mit dem Endergebnis erheblich schnellere Renderzeiten zu erreichen.
Dies stellt einen bedeutenden Sprung in der Rendering-Technologie dar und schließt die Lücke zwischen Fotorealismus und Recheneffizienz. Bei Software wie Lumion 2023 kann die Nutzung solcher Fortschritte die Grenzen der Visualisierung neu definieren und Künstlern und Architekten effizientere Tools als je zuvor bieten. Im weiteren Verlauf werden Technologien wie ReSTIR unbestreitbar die Zukunft der digitalen Grafik und Visualisierung prägen, und wir hoffen, dass sie bald erfolgreich in Lumion implementiert werden.
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