By this author

A METHOD FOR DEFERRED RENDERING OF A SET OF DYNAMIC POINT LIGHT SOURCES OF VOXELIZED SCENES IN REAL TIME

Issue number 3 from 24.01.2025

С увеличением производительности графических процессоров стало возможным визуализировать с помощью алгоритмов глобального освещения сложные физические явления в режиме реального времени. Одним из таких подходов является применение виртуальных точечных источников света, в котором реализм изображений зависит от количества источников света. Но для большого количества источников света в ранних алгоритмах требовалось создание большого количества карт теней для проверки видимости при виртуальном точечном освещении. Поэтому достичь качественного изображения в реальном времени было проблематично, пока не были разработаны новые методы. Целью представленной работы является создание метода отложенного рендеринга тысячи точечных источников света на основе вокселизированных сцен в реальном масштабе времени. На первом проходе, геометрическом, вычисляется разреженное воксельное восьмеричное дерево. Применяется геометрический буфер, который хранит информацию о местоположении, нормалях и материалах для прямого и непрямого освещения. Затем происходят генерация отражающих карт теней и выборка по значимости, чтобы не проверять каждый тексель. Прямое освещение вычисляется с помощью карт теней, а для косвенного освещения применяется алгоритм марширования лучей для проверки видимости точечных источников света. В целях ускорения вычислений применяется чередующаяся выборка. В результате с использованием предлагаемого метода можно создавать реалистичные изображения сцен с глобальным освещением в реальном времени. С применением графического процессора можно вычислять тысячу точечных источников света в реальном времени и визуализировать полностью динамичные сцены. Однако для глянцевых поверхностей требуется большее количество точечных источников света, чтобы изображения без артефактов точно воспроизводили внешний вид материала.

14 0

Interactive calculation of light refraction and caustics using a graphics processor

Issue number 1 from 17.09.2025

В то время как современные системы рендеринга эффективны при моделировании сложных световых путей в сложных средах, рендеринг преломляющих каустик по-прежнему занимает много времени. Каустики — это световые узоры, возникающие, когда свет преломляется и отражается от поверхности. Из-за резкого распределения плотности этих зеркальных событий алгоритмы рендеринга в основном полагаются на прямую выборку функции распределения двунаправленного рассеяния на этих поверхностях для построения траекторий. Это требует больших вычислений. Также применяются фотонные карты. Однако есть проблемы, ограничивающие применимость карт каустик. Так как каждый фотон в фотонном буфере должен быть обработан, поэтому приходится выбирать между сильно заниженной дискретизацией каустики и большим снижением скорости, чтобы использовать достаточное количество фотонов для каустики, с целью получения качественных изображений. Сложные зеркальные взаимодействия вызывают передискретизацию в ярких фокальных областях, в то время как другие области карты каустик остаются недостаточно выбранными и шумными. В то же время скорость имеет приоритет над реализмом в большинстве интерактивных приложений. Однако желание улучшить качество графики побудило к разработке различных быстрых приближений для реалистичного освещения. В данной работе представлен комбинированный метод визуализации преломления света и каустик с использованием обратного интегрирования для освещения и прямого интегрирования для просмотра лучей. Используется подход для одновременного распространения света и отслеживания лучей в объеме, и, следовательно, он не требует хранения данных промежуточного объема освещения. В реализации метода расстояние между световыми плоскостями задается равным одному вокселю, что обеспечивает минимум одну выборку на воксель для всех ориентаций. В методе не используются предварительные вычисления, все параметры рендеринга могут быть изменены в интерактивном режиме. В результате с использованием предлагаемого метода можно создавать правдоподобные приближения сложных явлений, таких как преломления и каустики. Показано влияние преломлений на тень. Демонстрируются сложные световые узоры из-за изогнутой геометрии объектов. Результаты визуализации показывают важность преломления для внешнего вида прозрачных объектов. Например, искажения, вызванные преломлением, и преломление на границе между средами. Разница в показателях преломления между отдельными средами вызывает сложное взаимодействие между светлыми и теневыми областями. Показано, как преломление и каустика улучшают визуализацию функционально заданных объектов, предоставляя дополнительную информацию о форме и местоположении.

13 0