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XCEngine/docs/plan/旧版题目/开题报告-王子文.doc

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Rendering, PBR”向“神经网络渲染Neural Rendering”的范式转变。神经网络渲染融合了机器学习与计算机图形学利用深度神经网络高效拟合复杂的光线传输过程能够在不依赖繁重物理积分的情况下逼近真实世界的视觉效果。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="3E52C0B8"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>在这一背景下体积特效Volumetric Effects如烟雾、火焰、云层和爆炸等作为构建逼真虚拟世界的关键元素其渲染技术的革新尤为迫切。目前工业界主要采用 OpenVDB 格式来存储和处理这些复杂的稀疏体积数据。然而传统的高质量体积渲染严重依赖于蒙特卡洛路径追踪Monte Carlo Path Tracing其计算复杂度极高往往需要数分钟甚至数小时才能渲染一帧这限制了其在实时交互应用如游戏、VR/AR中的使用。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="4F2DC419"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="4285AFBD"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>1.2 核心问题</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="24ECEF79"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>随着硬件性能的提升,原本用于离线影视级渲染的 VDB 数据,正逐渐向游戏引擎等实时渲染环境迁移。然而,这一迁移过程面临巨大挑战。现有的实时体积渲染方案(如 Ray Marching通常为了性能而牺牲画质难以复现离线渲染中复杂的光照效果如多次散射、各向异性散射。同时高精度的 VDB 数据占用的显存空间巨大,难以在消费级显卡上流畅运行。如何兼顾“电影级画质”与“实时帧率”,同时降低存储开销,是实现这一行业迁移的关键难题。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="39A0FE56"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="4587CBC0"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="0D78D176"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>1.3 解决思路与意义</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="55079DF4"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>本课题旨在借鉴 NVIDIA “神经材质Neural Materials” 的核心思想并将其创新性地应用于体积Volume渲染领域。通过构建一个轻量级的神经网络神经体积着色器将复杂的体积光传输计算Radiative Transfer“烘焙”到网络权重中。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="23DB7303"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>本选题的意义在于:</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="4F1BBFFB"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>突破性能瓶颈利用神经网络MLP强大的拟合能力替代复杂的物理积分计算结合 Tensor Core 硬件加速,实现体积特效的实时推理渲染。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="49035E9B"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>提升实时画质:使实时引擎能够呈现原本仅存于离线渲染中的复杂光照细节,推动游戏画质向电影级迈进。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="67B493AF"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="6DBA655E"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>二、国内外研究现状和发展趋势</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="661FCA5D"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>2.1 稀疏体积数据结构OpenVDB &amp; NanoVDB</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="442B2CDD"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>OpenVDBMuseth, 2013是电影工业的标准体积格式但在 GPU 上运行效率较低。NVIDIA 推出的 NanoVDBMuseth, 2021通过线性化树结构优化了 GPU 访问性能成为实时渲染的理想载体。然而NanoVDB 仅解决了“数据存储与访问”的问题,并未解决“光照计算复杂”的问题。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="4CEF1CD2"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="30876CBA"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>2.2 神经渲染与神经着色Neural Rendering &amp; Shading</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="21D59721"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>近年来神经辐射场NeRF, Mildenhall et al., 2020展示了神经网络在视图合成上的强大能力。然而当前大多数神经渲染方法仍依赖图像输入缺乏对原始几何和物理材质信息的显式支持这种“黑盒”特性限制了其在标准图形管线中的集成与编辑。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="702CDE40"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="390E9396"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>针对这一问题NVIDIA 的 Neural MaterialsRainier et al., 2022; Clarberg et al., 2023提出了一种新范式将复杂的表面材质模型压缩为小型 MLP在着色器中实时运行。这种方法在保留影视级材质细节的同时实现了 10 倍以上的性能提升和纹理压缩。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="151138F2"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="7F55B71C"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>2.3 发展趋势</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="2A88B0E7"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>目前的趋势是将“神经材质”的成功经验从“表面Surface”向“体积Volume”拓展。即利用 NanoVDB 的稀疏结构来跳过空白区域Space Skipping利用神经网络来近似非线性的体积属性映射Neural Shading。这种结合了“显式结构加速”与“隐式计算加速”的混合管线是未来实时渲染的重要方向。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="6B74396A"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="3363A11B"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>三、研究内容、研究方法、技术路线及可行性分析</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="2CC1E36B"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>3.1 研究内容</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="1BEF8BF9"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>NanoVDB 数据管线构建:研究 OpenVDB 到 NanoVDB 的转换流程,实现稀疏体积数据在 GPU 上的高效加载与采样。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="59A26F50"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>神经体积着色器Neural Volume Shader设计设计一个轻量级的 MLP 网络,用于替代传统的体积着色方程。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="46D453EB"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>输入:归一化空间坐标 (x,y,z)、视线方向、光照方向 ​、以及 NanoVDB 采样的基础属性(密度、温度等)。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="3FDD7168"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>输出:物理光学参数,包括吸收系数、散射系数、自发光辐射率和相位函数参数。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="497F48F8"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>混合监督训练策略:构建基于物理的损失函数,结合 L1/L2 图像损失与物理约束(如能量守恒),确保网络输出不仅视觉逼真,且符合物理规律。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="0E948A76"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>Unity 实时渲染集成:在 Unity 引擎中编写 Compute Shader 或利用 TensorRT将训练好的网络集成到渲染管线中实现实时交互。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="0D2D5568"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="28B76162"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>3.2 研究方法</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="7FBD9F4D"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>文献研究法:深入研读 NanoVDB 源码及 Neural Materials 相关论文。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="5952CDF9"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>实验对比法:以 Houdini + Arnold 渲染结果为 Ground Truth真值对比本方法与传统 Ray Marching 的画质差异PSNR/SSIM及帧率表现。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="4DD737C9"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>控制变量法:探究网络层数、通道数对渲染质量与推理速度的影响。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="5E08DE44"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="23EF8680"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="2E772EC4"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>3.3 技术路线</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="15B98DCA"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>数据准备:使用 Houdini 制作烟雾/火焰特效,导出 .vdb 文件;使用 Arnold 渲染多角度、多光照条件下的高质图像作为训练集。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="5FF592A4"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>预处理:将 .vdb 转换为 .nvdb 格式,提取稀疏体素特征。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="4B20E3C6"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>模型训练 (PyTorch)</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="53ACA65B"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>构建 MLP 网络(如 4层 x 64宽</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="5EDAC148"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>利用 CUDA 加速的 NanoVDB 采样器进行射线步进采样。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="5C7AC6A1"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>计算预测值与 GT 的损失,反向传播更新权重。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="047204FC"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>引擎部署 (Unity)</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="28968554"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>将训练好的权重导出为二进制或 ONNX。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="4A69FEDC"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>在 Unity Shader 中实现 MLP 推理逻辑(前向传播)。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="358E9DE7"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>结合 NanoVDB 的光线求交Ray Casting进行实时渲染。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="68195CAC"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="252A67F7"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>3.4 可行性分析</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="08CEBA92"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz 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w14:paraId="50232765"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr></w:p><w:p w14:paraId="1D0106BE"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>四、项目特色与创新点</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="4A3EA580"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>跨域技术迁移(创新性):将 NVIDIA Neural Materials 在“表面材质”上的成功范式,迁移创新至“体积渲染”领域,提出“神经体积着色器”概念。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="0C16B116"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>稀疏-神经混合架构与几何解耦:结合 NanoVDB 的“空间稀疏性”与神经网络的“计算紧凑性”不仅实现了存储与计算的双重优化更实现了几何结构NanoVDB与外观材质Neural Shader的解耦。这解决了传统神经渲染方法难以编辑几何形状的痛点支持在保持几何不变的情况下调整材质或在保持材质风格的情况下修改几何。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="0E57F6FB"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:ind w:firstLine="480" w:firstLineChars="200"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz 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w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>第1-2周查阅文献熟悉 NanoVDB 数据结构与 PyTorch 框架,完成开题报告。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="0D4B1448"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>第3-4周搭建 Houdini 数据生成管线,制作数据集,完成 VDB 到 NanoVDB 的转换测试。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="4F0997C1"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>第5-8周设计并实现神经体积着色器网络在 PyTorch 中完成训练与验证,优化损失函数。</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="75C3D437"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" 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(2021). NanoVDB: A GPU-Friendly and Portable VDB Data Structure For Real-Time Rendering And Simulation. ACM Transactions on Graphics (TOG), 40(4).</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="31E7C5A0"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>Lombardi, S., et al. (2019). Neural Volumes: Learning Dynamic Renderable Volumes from Images. ACM Transactions on Graphics (TOG), 38(4).</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="0361DA4B"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>Rainier, G., et al. (2022). Neural Materials: Unified Spectral Rendering of Layered Materials. Computer Graphics Forum.</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="7FDC7465"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>Clarberg, P., et al. (2023). Real-time Neural Appearance Models. SIGGRAPH 2023.</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="340B1EE9"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>Mildenhall, B., et al. (2020). NeRF: Representing Scenes as Neural Radiance Fields for View Synthesis. ECCV.</w:t></w:r></w:p><w:p w14:paraId="4F4BBDBC"><w:pPr><w:tabs><w:tab w:val="left" w:pos="7332"/></w:tabs><w:spacing w:line="360" w:lineRule="auto"/><w:rPr><w:rFonts w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr></w:pPr><w:r><w:rPr><w:rFonts w:hint="eastAsia" w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:t>NVIDIA. RTX Neural Shaders &amp; Neural Materials SDK Documentation.</w:t></w:r><w:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="宋体" w:hAnsi="宋体"/><w:sz w:val="24"/></w:rPr><w:tab/></w:r></w:p></w:tc></w:tr><w:tr w14:paraId="2E9EC2CB"><w:tblPrEx><w:tblBorders><w:top w:val="single" w:color="auto" w:sz="4" w:space="0"/><w:left w:val="single" w:color="auto" w:sz="4" w:space="0"/><w:bottom w:val="single" w:color="auto" w:sz="4" w:space="0"/><w:right w:val="single" w:color="auto" w:sz="4" w:space="0"/><w:insideH w:val="single" w:color="auto" w:sz="4" w:space="0"/><w:insideV w:val="single" w:color="auto" w:sz="4" w:space="0"/></w:tblBorders><w:tblCellMar><w:top w:w="0" w:type="dxa"/><w:left w:w="108" w:type="dxa"/><w:bottom w:w="0" w:type="dxa"/><w:right w:w="108" w:type="dxa"/></w:tblCellMar></w:tblPrEx><w:trPr><w:trHeight w:val="10703" w:hRule="atLeast"/><w:jc w:val="center"/></w:trPr><w:tc><w:tcPr><w:tcW w:w="8582" w:type="dxa"/><w:gridSpan w:val="4"/><w:tcBorders><w:top w:val="single" w:color="auto" w:sz="4" 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