कैसे संबंधित नमूने मोंटे कार्लो रेंडरर के व्यवहार को प्रभावित करते हैं?


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मोंटे कार्लो प्रतिपादन विधियों के अधिकांश विवरण, जैसे पथ अनुरेखण या द्विदिश पथ अनुरेखण, मान लेते हैं कि नमूने स्वतंत्र रूप से उत्पन्न होते हैं; यही है, एक मानक यादृच्छिक संख्या जनरेटर का उपयोग किया जाता है जो स्वतंत्र, समान रूप से वितरित संख्याओं की एक धारा उत्पन्न करता है।

हम जानते हैं कि जिन नमूनों को स्वतंत्र रूप से नहीं चुना जाता है, वे शोर के मामले में फायदेमंद हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, स्तरीकृत नमूनाकरण और कम-विसंगति अनुक्रम सहसंबंधित नमूना योजनाओं के दो उदाहरण हैं जो लगभग हमेशा समय प्रदान करते हैं।

हालांकि, ऐसे कई मामले हैं जहां नमूना सहसंबंध का प्रभाव स्पष्ट नहीं है। उदाहरण के लिए, मार्कोव चेन मोंटे कार्लो तरीके जैसे कि मेट्रोपोलिस लाइट ट्रांसपोर्ट एक मार्कोव श्रृंखला का उपयोग करके सहसंबद्ध नमूनों की एक धारा उत्पन्न करते हैं; कई-प्रकाश विधियाँ कई कैमरा पथों के लिए प्रकाश पथ के एक छोटे से सेट का पुन: उपयोग करती हैं, जिससे कई सहसंबद्ध छाया कनेक्शन बनते हैं; यहां तक ​​कि फोटॉन मैपिंग से कई पिक्सल्स पर हल्के रास्तों का पुन: उपयोग करने से इसकी दक्षता प्राप्त होती है, साथ ही नमूना सहसंबंध भी बढ़ जाता है (हालांकि एक पक्षपाती तरीके से)।

ये सभी प्रस्तुत करने के तरीके कुछ दृश्यों में फायदेमंद साबित हो सकते हैं, लेकिन दूसरों में चीजों को बदतर बनाते हैं। यह स्पष्ट नहीं है कि इन तकनीकों द्वारा पेश की गई त्रुटि की गुणवत्ता को कैसे निर्धारित किया जाए, अलग-अलग रेंडर एल्गोरिदम के साथ एक दृश्य को प्रस्तुत करने के अलावा और क्या एक दूसरे से बेहतर दिखता है।

तो सवाल यह है: नमूना सहसंबंध कैसे विचरण और मोंटे कार्लो अनुमानक के अभिसरण को प्रभावित करता है? क्या हम किसी तरह गणितीय रूप से यह निर्धारित कर सकते हैं कि किस तरह का नमूना सहसंबंध दूसरों की तुलना में बेहतर है? क्या कोई अन्य विचार है जो प्रभावित कर सकता है कि नमूना सहसंबंध फायदेमंद है या हानिकारक (उदाहरण के लिए अवधारणात्मक त्रुटि, एनीमेशन झिलमिलाहट)?


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धारणा अध्ययनों का पर्याप्त मनोविज्ञान है जिसने बताया कि हम यह नहीं बता सकते हैं कि कौन सी छवि अधिक वास्तविक लगती है। नेत्रगोलक का उपयोग करना एक भयानक माप पद्धति होगी।
v.oddou

जवाबों:


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बनाने के लिए एक महत्वपूर्ण अंतर है।

मार्कोव चेन मोंटे कार्लो (जैसे कि मेट्रोपोलिस लाइट ट्रांसपोर्ट) के तरीके इस तथ्य को पूरी तरह से स्वीकार करते हैं कि वे बहुत अधिक सहसंबद्ध हैं, यह वास्तव में एल्गोरिथ्म की रीढ़ है।

दूसरी ओर बिडायरेक्शनल पाथ ट्रेसिंग, कई लाइट मेथड, फोटॉन मैपिंग के रूप में एल्गोरिदम हैं जहां महत्वपूर्ण भूमिका मल्टीपल इम्पोर्टेंस सैंपलिंग और इसके बैलेंस हयूरिस्टिक्स की भूमिका निभाती है। स्वतंत्र रूप से संतुलित नमूनों के लिए संतुलन की इष्टतमता सिद्ध होती है। कई आधुनिक एल्गोरिदम ने नमूनों को संबद्ध किया है और उनमें से कुछ के लिए यह परेशानी का कारण बनता है और कुछ के लिए यह नहीं है।

सहसंबद्ध नमूनों की समस्या को बिडायरेक्शनल पाथ ट्रेसिंग के लिए पेपर प्रोबेबिलिस्टिक कनेक्शंस में स्वीकार किया गया था । जहां उन्होंने सहसंबंध को ध्यान में रखते हुए बैलेंस हेयुरिस्टिक्स को बदल दिया है। परिणाम देखने के लिए पेपर में आकृति 17 को देखें।


मैं बताना चाहूंगा कि सहसंबंध "हमेशा" बुरा है। यदि आप इसे करने की तुलना में एकदम नया नमूना बना सकते हैं। लेकिन ज्यादातर समय आप इसे बर्दाश्त नहीं कर सकते, इसलिए आपको उम्मीद है कि सहसंबंध के कारण त्रुटि छोटी है।

"हमेशा" समझाने के लिए संपादित करें : मेरा मतलब है कि यह एम सी एकीकरण के संदर्भ में है यहाँ छवि विवरण दर्ज करें

जहां आप अनुमानक के विचरण के साथ त्रुटि को मापते हैं यहाँ छवि विवरण दर्ज करें

यदि नमूने स्वतंत्र हैं कि सहसंयोजक शब्द शून्य है। सहसंबंधित नमूने हमेशा इस शब्द को गैर बनाते हैं जिससे अंतिम अनुमानक का विचरण बढ़ जाता है।

यह पहली नजर में कुछ विरोधाभासी है कि हम स्तरीकृत नमूने के साथ क्या सामना करते हैं क्योंकि स्तरीकरण त्रुटि को कम करता है। लेकिन आप यह साबित नहीं कर सकते हैं कि स्तरीकृत नमूना केवल संभावित दृष्टिकोण से वांछित परिणाम में परिवर्तित होता है, क्योंकि स्तरीकृत नमूने के मूल में कोई संभाव्यता शामिल नहीं है।


और स्तरीकृत नमूने के साथ सौदा यह है कि यह मूल रूप से मोंटे कार्लो विधि नहीं है। संख्यात्मक एकीकरण के लिए स्तरीकृत नमूनाकरण मानक द्विघात नियमों से आता है जो कम आयामों में सुचारू कार्य को एकीकृत करने के लिए बहुत अच्छा काम करता है। यही कारण है कि इसका उपयोग प्रत्यक्ष रोशनी से निपटने के लिए किया जाता है जो कम आयामी समस्या है, लेकिन इसकी चिकनाई विवादित है।

इसलिए स्तरीकृत नमूनाकरण कई लाइट तरीकों में उदाहरण सहसंबंध की तुलना में अभी तक अलग-अलग प्रकार का सहसंबंध है।


"मैं यह बताना चाहूंगा कि सहसंबंध" हमेशा "बुरा होता है। यदि आप इसे करने की तुलना में एकदम नया नमूना बना सकते हैं।" क्या आप विस्तृत कर सकते हैं? मेरे लिए यह ऐसा लगता है जैसे नमूना वितरण के लिए किसी भी प्रकार का अनुमान बुरा है, जो शायद आप कहना नहीं चाहते थे।
डेविड कुरी

मैंने उत्तर संपादित किया, मुझे उम्मीद है कि एक या दो को मंजूरी दे दी।
टॉम

यह वास्तव में विरोधाभासी लगता है, लेकिन मैं यह नहीं कहूंगा कि स्तरीकृत नमूनाकरण त्रुटि को कम करता है, यह केवल शोर को कम करता है।
v.oddou

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गोलार्द्धीय तीव्रता फ़ंक्शन, यानी घटना प्रकाश का गोलार्ध फ़ंक्शन BRDF द्वारा गुणा किया जाता है, प्रति ठोस कोण पर आवश्यक नमूनों की संख्या से संबंधित होता है। किसी भी विधि का नमूना वितरण लें और इसकी तुलना उस गोलार्द्धीय कार्य से करें। वे जितने अधिक हैं, उस विशेष मामले में विधि उतनी ही बेहतर है।

ध्यान दें कि चूंकि यह तीव्रता फ़ंक्शन आमतौर पर अज्ञात है , इसलिए वे सभी विधियां ह्यूरिस्टिक्स का उपयोग करती हैं। यदि उत्तराधिकार की मान्यताओं को पूरा किया जाता है, तो वितरण एक यादृच्छिक वितरण की तुलना में बेहतर (= वांछित फ़ंक्शन के करीब) है। यदि नहीं, तो यह बदतर है।

उदाहरण के लिए, महत्व नमूना नमूनों को वितरित करने के लिए BRDF का उपयोग करता है, जो सरल है लेकिन केवल तीव्रता फ़ंक्शन के एक हिस्से का उपयोग करता है। उथले कोण पर एक फैलने वाली सतह को रोशन करने वाला एक बहुत मजबूत प्रकाश स्रोत कुछ नमूने प्राप्त करेगा, हालांकि इसका प्रभाव अभी भी बहुत बड़ा हो सकता है। मेट्रोपोलिस लाइट ट्रांसपोर्ट उच्च तीव्रता के साथ पिछले एक से नए नमूने उत्पन्न करता है, जो कुछ मजबूत प्रकाश स्रोतों के लिए अच्छा है, लेकिन सभी दिशाओं से समान रूप से प्रकाश आने पर मदद नहीं करता है।

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