Nanouniverse：结构细节的虚拟实例化与自适应壳层映射
图形学
2025-10-17 v1
摘要
由于传统渲染方法固有的内存限制，以原子级细节渲染庞大的生物场景在分子可视化中是一项重大挑战。本文提出了一种基于硬件加速光线追踪的海量分子场景交互式渲染新方法。该方法通过引入全细节场景元素的虚拟实例化来规避 GPU 内存限制。使用实例化显著降低了内存消耗，同时保留了由数万亿原子组成的场景的全部原子级细节，并具备交互式渲染性能和完全自由的用户探索能力。我们利用粗网格作为代理几何体来近似生物区室的整体形状，并在光线追踪过程中动态访问所有原子级细节。我们通过一种新颖的自适应技术实现这一点，该技术利用在代理几何体三角形周围挤出的棱柱体积壳层，以及每个区室内部的虚拟体积网格。我们的算法可扩展至内存消耗极低的庞大分子场景，并具有容纳更大场景的潜力。该方法还支持裁剪平面和动画等高级效果。我们通过渲染理论上包含超过 20 万亿个原子的多个红细胞和 SARS-CoV-2 模型实例，展示了该方法的效率与可扩展性。
引用
@article{arxiv.2404.05116,
title = {Nanouniverse: Virtual Instancing of Structural Detail and Adaptive Shell Mapping},
author = {Ruwayda Alharbi and Ondřej Strnad and Markus Hadwiger and Ivan Viola},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.05116},
year = {2025}
}