Des chercheurs de Dartmouth, en collaboration avec des partenaires de l’industrie, ont mis au point des techniques logicielles qui rendent l’éclairage des images générées par ordinateur plus réaliste. La recherche sera présentée lors de la prochaine conférence ACM SIGGRAPH, le premier lieu de recherche en infographie.

Les nouvelles techniques se concentrent sur des graphiques «en temps réel» qui doivent maintenir l’illusion de l’interactivité lorsque les scènes changent en réponse aux mouvements de l’utilisateur. Ces graphiques peuvent être utilisés dans des applications telles que les jeux vidéo, la réalité étendue et les outils de visualisation scientifique.

Les deux articles montrent comment les développeurs peuvent créer des effets d’éclairage sophistiqués en adaptant une technique de rendu populaire connue sous le nom de lancer de rayons.

« Au cours de la dernière décennie, le lancer de rayons a considérablement augmenté le réalisme et la richesse visuelle des images générées par ordinateur dans les films où la production d’une seule image peut prendre des heures », a déclaré Wojciech Jarosz, professeur agrégé d’informatique à Dartmouth qui a été le chercheur principal pour les deux projets. « Nos articles décrivent deux approches très différentes pour apporter un éclairage par lancer de rayons réaliste aux contraintes des graphiques en temps réel. »

Le premier projet, développé avec NVIDIA, envisage les possibilités pour les futurs jeux une fois que les développeurs auront incorporé la plate-forme de traçage de rayons RTX à accélération matérielle de NVIDIA. Les jeux récents ont commencé à utiliser RTX pour des ombres et des reflets physiquement corrects, mais la qualité et la complexité de l’éclairage sont actuellement limitées par le petit nombre de rayons pouvant être tracés par image.

La nouvelle technique, appelée rééchantillonnage de l’importance spatio-temporelle basée sur le réservoir (ReSTIR), crée un éclairage et des ombres réalistes à partir de millions de lumière sources. L’approche ReSTIR augmente considérablement la qualité du rendu sur la carte graphique d’un ordinateur en réutilisant les rayons tracés dans les pixels voisins et dans les images précédentes.

La nouvelle technique peut être intégrée dans la conception des futurs jeux et fonctionne jusqu’à 65 fois plus vite que les techniques de rendu précédentes.

« Cette technologie n’est pas seulement intéressante pour ce qu’elle peut apporter aux applications en temps réel comme les jeux, mais aussi pour son impact sur l’industrie du cinéma et au-delà », a déclaré Benedikt Bitterli, un doctorat. étudiant à Dartmouth qui a été le premier auteur d’un article de recherche sur la technique.

Le deuxième projet, mené en collaboration avec Activision, décrit comment le jeu vidéo l’éditeur a intégré des effets d’éclairage de plus en plus réalistes dans ses jeux.

Traditionnellement, les jeux vidéo créent des séquences d’éclairage en temps réel à l’aide de ce que l’on appelle des solutions «cuites»: l’illumination complexe par lancer de rayons n’est calculée qu’une seule fois au cours d’un processus long. L’éclairage créé à l’aide de cette technique peut être affiché facilement pendant le jeu, mais il est contraint de supposer une configuration fixe pour une scène. En conséquence, l’éclairage ne peut pas facilement réagir au mouvement des personnages et des caméras.

Le document de recherche décrit comment Activision a progressivement fait évoluer son système « UberBake » de l’approche statique à une approche qui peut représenter des changements d’éclairage subtils en réponse aux interactions des joueurs, comme allumer et éteindre les lumières ou ouvrir et fermer des portes.

Étant donné qu’UberBake a été développé pendant de nombreuses années pour fonctionner sur les jeux actuels, il devait fonctionner sur une variété de matériels existants, allant des PC haut de gamme aux consoles de jeu de la génération précédente.

«Les jeux vidéo sont utilisés par des millions de personnes dans le monde», a déclaré Dario Seyb, un Ph.D. étudiant à Dartmouth qui a été le co-premier auteur du document de recherche. « Avec autant de personnes interagissant avec les jeux vidéo, cette technologie peut avoir un impact énorme. »

Les chercheurs de Dartmouth sur les deux projets sont affiliés au Dartmouth Visual Computing Lab.

« Ces collaborations avec l’industrie ont été fantastiques. Elles permettent à nos étudiants de travailler sur des recherches académiques fondamentales éclairées par des problèmes pratiques dans l’industrie, permettant au travail d’avoir un impact plus immédiat et réel », a déclaré Jarosz.

Les articles de recherche seront publiés dans Transactions ACM sur les graphiques et présenté au SIGGRAPH 2020 qui se déroule en ligne pendant l’été.