HiGS: 실시간 3D Gaussian Splatting을 위한 계층적 렌더링 아키텍처

3D Gaussian Splatting (3DGS)은 범용 GPU에서 실시간 신규 뷰 합성 (novel view synthesis)을 위한 표준이 되었습니다. 기존의 파이프라인은 공간 분할 (spatial partitioning)과 래스터화 (rasterization)를 하나의 타일 크기에 결합하고 있지만, 이 두 과정은 서로 반대 방향으로 작용합니다. 가우시안 (gaussians)을 분류하고 깊이 정렬 (depth-sort)하는 분할 과정은 타일이 커질수록 비용이 저렴해지는 반면, 래스터화는 타일이 작아질수록 비용이 저렴해집니다. 기존의 가속화 연구들은 개별 단계의 비용을 줄였지만, 두 단계 모두를 단일 스케일에 고정해 두었으며, 이로 인해 소수의 밀집된 타일이 프레임 시간을 지배하게 됩니다. 본 논문에서는 각 단계에 고유한 스케일을 부여하는 계층적 타일 가우시안 스플래팅 (Hierarchically Tiled Gaussian Splatting, HiGS)을 제안합니다. 분할은 거친 매크로 타일 (macro-tiles) 위에서 실행되는 반면, 래스터화는 그 내부의 미세한 렌더 타일 (render tiles) 위에서 실행됩니다. 이후 래스터화 작업은 타일당 단위가 아닌 각 매크로 타일에 포함된 가우시안의 양에 비례하여 할당되므로, 밀집된 영역이 하나의 유닛을 통해 직렬화되는 대신 여러 병렬 유닛으로 분산됩니다. 테스트된 장면 전반에 걸쳐, HiGS는 정확한 앞-뒤 알파 합성 (front-to-back alpha compositing)을 유지하면서도 기존 3DGS보다 최대 15.8배 더 빠르게 렌더링하며, 우리가 평가한 다른 모든 래스터라이저 (rasterizer)보다 뛰어난 성능을 보여줍니다.