By this author

MULTIOBJECT VISUALIZATION OF VAST FORESTS IN VIRTUAL ENVIRONMENT SYSTEMS

Issue number 3 from 24.01.2025

В данной статье рассматривается задача визуализации обширных лесных массивов в системах виртуального окружения с помощью облаков точек и аппаратно-ускоренной трассировки лучей. Предлагается новый подход, при котором лесной массив представляется в виде мультиобъекта, состоящего из облака точек дерева-образца и набора отличительных признаков его экземпляров. Описывается разработанный метод развертывания такого мультиобъекта в виртуальный лесной массив на конвейере трассировки лучей, включающий в себя построение ограничивающих параллелепипедов дерева-образца, задание геометрической и цветовой трансформации экземпляров деревьев и синтез изображения этих экземпляров. На основе предложенного метода создана программная реализация (С++, GLSL, Vulkan) и проведена ее апробация на ряде детализированных облаков точек реальных деревьев (листопадных и вечнозеленых). Результаты апробации подтвердили возможность синтеза в реальном времени изображений уникальных обширных лесных массивов (несколько миллионов деревьев) как с высоты “птичьего полета”, так и “с точки зрения пешехода”. Предложенное решение имеет широкий диапазон применений: системы виртуального окружения, видеосимуляторы, научная визуализация, геоинформационные системы, образовательные приложения и др.

13 0

AN EFFICIENT TECHNOLOGY OF REAL-TIME MODELING OF HEIGHT FIELD SURFACE ON THE RAY TRACING PIPELINE

Issue number 3 from 17.09.2025

В данной статье, на примере поверхности поля высот, предлагается эффективная технология моделирования в реальном времени сложных процедурных объектов на конвейере трассировки лучей (RT-конвейере). Предлагаемая технология не перегружает стадию I-шейдера (шейдера пересечения), а распределяет вычислительную нагрузку между I-шейдером и AH-шейдером (шейдером любого подтвержденного пересечения). Ключевыми нововведениями в технологии являются ранняя отбраковка на стадии I-шейдера ограничивающих параллелепипедов (AABB), отобранных аппаратным блоком RT-конвейера, и концепция “прозрачного AABB”, позволяющая перенести затратное вычисление пересечения луча с процедурным объектом на более позднюю стадию AH-шейдера. Также в работе описан ряд модификаций, сокращающих объем таких вычислений. Предложенная технология была реализована в программном комплексе на языках C++, GLSL и с помощью API Vulkan. Была исследована производительность разработанного решения при различных условиях трассировки лучей на задаче моделирования поверхности детализированного поля высот Пьюджет-Саунд. Полученные результаты подтвердили эффективность разработанной технологии и возможность ее применения в системах виртуального окружения, видеотренажерных комплексах, научной визуализации и др.

12 0

The Method to Order Point Clouds for Visualization on the Ray Tracing Pipeline

Issue number 3 from 17.09.2025

В настоящее время активно развивается оцифровка объектов окружающей среды (растительности, рельефа, архитектурных сооружений и др.) в виде облаков точек. Интеграция таких оцифрованных объектов в системы виртуального окружения позволяет повысить качество моделируемой обстановки, однако требует эффективных методов и алгоритмов визуализации больших объемов точек в реальном времени. В данной статье исследуется решение этой задачи на современных многоядерных графических процессорах с поддержкой аппаратного ускорения трассировки лучей. Предлагается модифицированный метод разбиения исходного неупорядоченного облака точек на группы точек, визуализация которых эффективно распараллеливается на ядрах трассировки лучей. В работе описан алгоритм построения таких групп с помощью чередующихся массивов индексов точек, который работает быстрее альтернативных решений на связных списках, а также имеет меньшие накладные расходы памяти. Предложенные метод и алгоритм были реализованы в программном комплексе визуализации облаков точек и апробированы на ряде оцифрованных объектов окружающей среды. Результаты апробации подтвердили эффективность предложенных решений и возможность их применения в системах виртуального окружения, видеотренажерных и геоинформационных системах, виртуальных лабораториях и др.

14 0