概要 - 重複なし、停止なし：リアルタイムレンダリングのための軽量ストリーミング3Dガウススプラッティング

重複なし、停止なし：リアルタイムレンダリングのための軽量ストリーミング3Dガウススプラッティング

2025-07-29 08:01:37

{"Linye Wei","Jiajun Tang","Fan Fei","Boxin Shi","Runsheng Wang","Meng Li"}

{cs.AR}

この論文では、リソース制限されたプラットフォーム上で3D Gaussian Splatting（3DGS）を高速化するための軽量かつストリーミングフレームワークであるLS-Gaussianを提案します。3DGSはリアルタイムで3Dシーンをレンダリングするための強力な技術ですが、重複計算やハードウェアのストールによる効率の問題に直面しています。 **3DGSのボトルネック**： * **重複計算**： * **フレーム間**：ほぼ同じ視点から連続的にレンダリングされるため、多くのピクセルが連続フレームで複数回レンダリングされ、不必要な計算が発生します。 * **フレーム内**：Gaussian-tileの交差点に対する粗いボックス近似が多くの誤陽性を引き起こし、ソートやレスタライズのコストが増加します。 * **ハードウェアのストール**： * **ブロック間**：タイル間の負荷分布が不均等になるため、レスタライズコアが空き時間を持ち、待機時間が増加します。 * **ブロック内**：ソートとレスタライズのステージの連続的な処理がパイプラインのバブルやストールを引き起こします。 **LS-Gaussianのアプローチ**： LS-Gaussianは、アルゴリズムの最適化とアーキテクチャの強化を組み合わせてこれらのボトルネックを解決します： * **アルゴリズムの最適化**： * **タイル歪みに基づく稀疏レンダリング（TWSR）**：参照フレームからピクセルを再利用して重複計算を減少させ、視覚的な高品質を維持するために必要なタイルのみを再レンダリングします。 * **深度予測による早期停止（DPES）**：各タイルの早期停止位置を深度情報に基づいて予測し、ソートやレスタライズのコストを減少させます。 * **二段階正確な交差点テスト（TAIT）**：最小の計算コストでGaussian-tileの交差点を正確に判定し、誤陽性を減少させ、負荷分布を最適化します。 * **アーキテクチャの強化**： * **ストリーミングハードウェアアーキテクチャ**：レンダリングパイプラインの異なるステージ間での並列処理と効率的なデータフローを可能にします。 * **負荷分布ユニット（LDU）**：レスタライズブロック間の負荷分布を均等にし、空きコアを減少させ、全体の効率を向上させます。 * **視点変換ユニット（VTU）**：稀疏レンダリングと深度予測のための視点変換を加速します。 **評価**： 合成データセットと現実世界のデータセットでの実験では、LS-Gaussianの効果が示されました。GPUベースの基準に対して平均5.41倍のスピード向上を達成し、専用のハードウェアサポートで最大17.3倍のスピード向上を達成しましたが、レンダリングの品質を維持しています。 **結論**： LS-Gaussianはリソース制限されたプラットフォーム上で3DGSを高速化するための包括的なソリューションを提供します。アルゴリズムの最適化とアーキテクチャの強化を組み合わせた革新的なアプローチにより、3Dシーンのリアルタイムレンダリングをさまざまなアプリケーションで使用するための価値あるツールとなります。