3D Gaussian Fields에서의 전역 조명 (Global Illumination)을 포함한 패스 트레이싱 기반 역렌더링 (Inverse

레이 트레이싱 (Ray tracing)은 3D Gaussian fields가 물리 기반 빛 전달 (light transport)의 표현체 역할을 할 수 있게 합니다. 충실한 역렌더링 (inverse rendering)을 위해서는 순방향 렌더링 (forward rendering)과 역방향 최적화 (backward optimization)가 일관된 빛 전달 파이프라인 내에서 정의되어야 합니다. 기존의 역렌더링 방법들은 스플래팅 (splatting)을 통해 G-버퍼 (G-buffers)를 추정하고 스크린 공간 (screen space)에서 재질 (materials)을 최적화하며, 이는 복원된 속성들을 래스터화 (rasterization) 기반 파이프라인에 종속시킵니다. 이러한 파이프라인의 불일치는 간접 조명 (indirect illumination)을 무시하는 단순화된 렌더링 방정식과 결합되어, 패스 트레이싱 (path-traced) 렌더링 환경에서 종종 일관되지 않은 셰이딩 (shading), 눈에 보이는 아티팩트 (artifacts), 그리고 부정확한 재질-조명 추정으로 이어집니다. 따라서 본 논문에서는 3D Gaussian fields를 위한 스플래팅이 없는 (splatting-free) 패스 트레이싱 기반 역렌더링 프레임워크를 제안하며, 여기서는 순방향 빛 전달과 역방향 그래디언트 전파 (backward gradient propagation)가 통합된 레이 트레이싱 파이프라인 내에서 정의됩니다. 우리의 핵심 아이디어는 중첩된 Gaussian 프리미티브 (primitives)에 대해 패스 공간 (path-space)과 동등한 상호작용 모델을 정의하는 것이며, 이 모델 하에서 몬테카를로 (Monte-Carlo) 기반 패스 트레이싱은 유도된 빛 전달 적분 (light-transport integral)에 대해 편향되지 않은 (unbiased) 결과를 제공하는 동시에, 경로별 그래디언트 (pathwise gradients)는 스플래팅에서 유도된 스크린 공간 버퍼 대신 동일한 레이 트레이싱 상호작용을 통해 재실행됩니다. 이 프레임워크는 레이 트레이싱된 가시성 (visibility) 및 다중 바운스 (multi-bounce) 빛 전달을 포함하는 전체 렌더링 방정식 하에서 재질과 컴팩트한 Spherical-Gaussian 환경을 최적화합니다. 광범위한 실험을 통해 경쟁력 있는 재질 역추정 (material inversion)과 향상된 패스 트레이싱 렌더링 품질을 입증하였으며, 전역 조명 (global illumination) 환경에서 더욱 그럴듯한 그림자, 반사 및 재조명 (relighting) 결과를 생성함을 보여줍니다.