用于可重光照资产的离散化SDF高斯泼溅

三维高斯溅射（3D Gaussian splatting, 3DGS）在新视角合成（NVS）任务中展现出其精细的表达能力和高效的渲染速度。然而，其在逆渲染（inverse rendering）中的应用仍面临若干挑战，因为高斯基元（Gaussian primitives）的离散性质使得几何约束难以应用。近期工作引入了符号距离场（signed distance field, SDF）作为一种额外的连续表示来规范由高斯基元定义的几何结构。这虽然提高了分解质量，但代价是增加了内存使用并使训练复杂化。与这些工作不同，我们引入了一种离散化SDF，通过在每个高斯中编码一个采样值来以离散方式表示连续SDF。这种方法使我们能够通过SDF到不透明度的转换将SDF与高斯不透明度关联起来，从而通过溅射渲染SDF并避免了光线步进（ray marching）的计算成本。关键挑战在于如何规范这些离散样本使其与底层SDF保持一致，因为离散表示很难直接应用基于梯度的约束（例如，Eikonal损失）。为此，我们将高斯投影到SDF的零水平集上，并强制其与溅射生成的表面对齐，即提出了一种基于投影的一致性损失。得益于离散化SDF，我们的方法实现了更高的重光照（relighting）质量，同时不额外增加高斯溅射本身的内存消耗，并避免了复杂的手动设计优化。实验结果表明，我们的方法优于现有基于高斯体的逆渲染方法。我们的代码已在https://github.com/NK-CS-ZZL/DiscretizedSDF上开源。