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在計算機生成全息圖中實現反射和折射深度再現
（映維網 2021年10月25日）在日前舉行的SIGGRAPH 2021大會中，VividQ和伯恩茅斯大學大學組成的團隊介紹了一種在全息顯示器中實現逼真反射和折射的新方法。同時，這個名為“Enabling Reflective and Refractive Depth Representation in Computer-Generated Holography（在計算機生成全息圖中實現反射和折射深度再現）”的Poster口頭學術報告在ACM SIGGRAPH Student Research Competition學生研究競賽中贏得了Graduate Awards第一名。
全息顯示器的多深度渲染
反射和折射對於數字場景的逼真表現非常重要。計算機生成全息圖（Computer-Generated Holography；CGH）透過光的衍射和干涉來再現3D物件和場景。透過“工程控制”光線，CGH顯示器能夠以人眼解析度有效再現我們自然感知周圍環境的方式。
不過，渲染完整的“原生”全息圖會產生一個重要的計算問題，而且著色器/光傳輸技術方面尚不夠先進，用於全息顯示的現有影象渲染方法會每畫素使用一個深度值，難以支援具有反射或折射特性的場景，如鏡子、水面、窗戶或玻璃。所以，這種技術的視覺效果與現代渲染器的水平相去甚遠。
由VividQ資助的研究生團隊朝這個方向進行了探索，並嘗試結合現代渲染器的優點來快速渲染全息圖。研究指出，一種解決方案是為所述場景渲染多個焦距深度。在SIGGRAPH大會，團隊提出了全息合成的概念。
透過使用基於depth sliced/image-layer的CGH和一系列其他技巧，我們可以切掉大量的角點，並更快地提供相同體驗的近似值。這正是VividQ擅長的地方。透過將現有光追或光柵化渲染器中的RGBZ（顏色+深度）影象輸入全息圖生成套件，並將其劃分為離散層，你可以快速計算全息圖。
但是，僅擁有RGBZ資料遠遠不足以表示場景中物件的真實深度，如物件具有反射（鏡子）或折射（玻璃、水）等材質屬性的場景。
解決方案是從渲染器中獲取額外的深度資料，並結合一個看起來非常類似於視覺效果合成的工作流程。不過，這個合成流程不是用於2D，而是作用於全息圖。透過獨立生成渲染器的每個反射/折射元素，可以在最終全息圖中為每個元素指定正確的深度資訊。其結果是能夠顯示具有真實材質（包括焦點特性）的物件。
簡單來說，現有渲染器利用具有相關深度 channel的渲染通道來生成獨立全息圖，並在傅立葉空間中合成以形成單個全息圖。當瀏覽時，所述全息圖能夠用正確的散焦來表示原始場景。
所述方法允許渲染器在全息圖生成過程中提供更多資料，並生成具有反射或折射特性的逼真全息影象透過這種方式，全息顯示器可以產生具有真實反射的鏡子投影、栩栩如生的魚缸、或透過窗戶顯示的全三維場景。
團隊表示，未來的研究方向將包括將所述方法應用於由VividQ SDK驅動的實時全息顯示器，並在增強現實裝置、車載平視顯示器和大型全息顯示牆中實現應用。
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原文連結：https://news.nweon.com/90841
