The practical deployment of Neural Radiance Field (NeRF) in rendering applications faces several challenges, with the most critical one being low rendering speed on even high-end graphic processing units (GPUs). In this paper, we present ICARUS, a specialized accelerator architecture tailored for NeRF rendering. Unlike GPUs using general purpose computing and memory architectures for NeRF, ICARUS executes the complete NeRF pipeline using dedicated plenoptic cores (PLCore) consisting of a positional encoding unit (PEU), a multi-layer perceptron (MLP) engine, and a volume rendering unit (VRU). A PLCore takes in positions \& directions and renders the corresponding pixel colors without any intermediate data going off-chip for temporary storage and exchange, which can be time and power consuming. To implement the most expensive component of NeRF, i.e., the MLP, we transform the fully connected operations to approximated reconfigurable multiple constant multiplications (MCMs), where common subexpressions are shared across different multiplications to improve the computation efficiency. We build a prototype ICARUS using Synopsys HAPS-80 S104, an FPGA-based prototyping system for large-scale integrated circuits and systems design. We evaluate the power-performance-area (PPA) of a PLCore using 40nm LP CMOS technology. Working at 400 MHz, a single PLCore occupies 16.5 $mm^2$ and consumes 282.8 mW, translating to 0.134 uJ/sample. Comparison results show that for NeRF rendering, ICARUS is more energy-efficient than GPUs, making it suitable for deployment in edge rendering scenarios.


翻译:实际部署神经辐射场(Neoral Radiance Field)(NERF)以提供应用程序面临若干挑战,其中最关键的是甚至高端图形处理器(GPU)的低传输速度。在本文件中,我们展示了专门为NeRF制成的ICARUS(为NERF制成的专用加速器)结构。与使用通用计算和记忆结构的GRUS(为NERRF制成的GCARUS(为NRFC),ICARUS(为NCPFC),使用专用透视核心(为400PEU),多级的RBS(为MLMP)发动机和量制成单位(为MCLMMM),PLM(为40-JDR(为MLM),为40-RVS(为40-RPR-RPR)的计算效率而共享共同的子分析,为S-RBS-RFA(为S-RFA-CS-CA-CS-CR)大规模计算系统,我们为IBS-FA-S-S-S-CRFA-S-S-S-S-CRVDRVDRVDA而建立原型的原型的模型,为S-CRVFA-S-S-S-S-S-SLVFA-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-SLVLVLVLVFS-S-S-S-S-S-S-S-S-S-SLVFS-S-S-S-S-SLVFS-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-SLVDFAFAFA-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-SLVDRVA-S-SLVLVDFS-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-

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