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利用視覺運算重現登月場景

103/12/09 6768

楊安正｜國家實驗研究院高速網路與計算中心高速計算技術與應用組

美國登月太空船阿波羅11號1969年7月16日降落在月球表面寧靜海附近，阿波羅11號的成功登月代表著美國在冷戰時期的太空競賽中獲得領先。也由於登月計畫代表的戰略意義，陰謀論者對阿波羅計畫真實性的質疑從來沒有間斷過，其中最有名的例子是阿姆斯壯（Neil Armstrong）拍攝艾德林（Buzz Aldrin）爬下登月小艇梯子的經典照片，陰謀論者對這照片的質疑有二：太陽在登月小艇後方，艾德林的位置是在登月小艇的影子內，一定有使用輔助器材補光，才能拍出艾德林的明亮身影與登月小艇的深色輪廓。其次是因為當時技術的限制無法描繪出月球上星星的位置，而省略掉場景裡的星星。

日前圖型加速卡大廠Nvidia的遊戲展示團隊利用該公司最新一代繪圖卡（代號MAXWELL）重建了登月場景，為阿波羅計畫的真實性提供更進一步的證據。其關鍵技術為「立體像素全域照明」（Voxel-Based Global Illumination, VXGI），VXGI主要是以更佳方式即時呈現光線在物體間反射的情況。VXGI 將場景內的幾何形狀分解成數千個稱為「voxel」的小方塊(又稱為3D 像素)，並且分析voxel的六個面，以判斷其不透明度和發射強度，並捕捉光線在物體間反射的情況。這種動態光線環境用到大量運算資源，Maxwell 架構的繪圖卡支援多重投影（multi-projection）技術，加快了產生voxel 的速度，能一次處理voxel六個面的幾何形狀。

為了精確地還原光線反射的真實情況，展示團隊盡可能地收集場景內材料的反射率，結果得到了可以以假亂真的重現，太陽光來自登月小艇後方，在月球表面反射，這與NASA的解釋一致，在這個展示中NVIDIA團隊更進一步證實了登月影片中那個明亮的光點是來自於阿姆斯壯身上太空服的光線反射。而看不到星星的原因，是攝影機上的曝光值是設定為拍攝月球表面的場景，於是展示團隊以數位方式修改了照片的曝光值，終於可以看到隱藏起來的星星。

至此，登月照片的諸多疑點逐一有了合理的解釋，當年登月場景彷彿歷歷在目。當然，這些解釋仍無法完全證實登月任務的真實性，倒是Nvidia成功展示其圖型加速器的先進技術，卻是無庸置疑的。

參考資料

[1] 更多關於Maxwell架構說明請參見“Maxwell: The Most Advanced CUDA GPU Ever Made”
[2] 本展示採用的是美國電子遊戲開發公司Epic Games所開發出的遊戲引擎Unreal Engine 4，Unreal Engine也就是知名遊戲”魔域幻境”系列遊戲所採用的物理引擎。
[3] http://youtu.be/O9y_AVYMEUs

資料來源

轉載自「國研院高速網路與計算中心97期電子報」

月球(12)

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