BC/NW 2017 № 1 (30):11.2

ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ СЛОЖНЫХ ТРЕХМЕРНЫХ СЦЕН В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ

Ершов Д.А., Орлов Д.А.

В современном мире широко применяются системы компьютерной визуализации в реальном времени: в кинематографе, САПР, научных исследованиях, компьютерных играх и системах виртуальной реальности.

Задача сравнения различных методов визуализации является актуальной в связи с большим разнообразием алгоритмов, задач и архитектур вычислительных систем. От правильного выбора методов визуализации зависит эффективность использования ресурсов современных многопроцессорных видеоадаптеров.

Рассмотрим основные методы реалистичной визуализации трехмерных сцен с множеством источников освещения. Метод упреждающей визуализации сцены (forwardrendering) [1, 2] заключается в визуализации отдельных объектов с учетом освещенности от каждого источника света. Однако, при большом количестве источников света данный метод не способен обеспечить приемлемую производительность и эффективность.

Метод отложенного освещения (deferredshading) [1, 2] представляет иной подход к визуализации, который заключается в построении для каждого пикселя сцены G-буфера (geometrybuffer) [1], содержащего всю информацию для вычисления итоговой освещенности и цвета только видимых фрагментов. Этот метод позволяет отделить геометрическую сложность сцены от расчета ее освещенности, но имеет свои недостатки, справиться с которыми позволяет метод отложенной визуализации с предварительным расчетом освещенности (lightpre-passrenderer)[1].

Целью данного исследования являются: разработка реализации представленных методов с использованием библиотеки OpenGL (OpenGraphicsLibrary) [2], проведение сравнительного анализа затрат времени на обработку одного кадра, загруженности процессора, памяти видеоадаптера и определение критериев применимости каждого из методов для конкретных типов визуализации.

В докладе приводятся результаты проведенного исследования.

Литература

1. EngelW. GPUPro 4: AdvancedRenderingTechniques. CRCPress, 2013.

2. Вольф Д. OpenGL 4. Язык шейдеров. Книга рецептов / пер. с англ. А.Н. Ки-

селева. М.: ДМК «Пресс», 2015.

ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ СЛОЖНЫХ ТРЕХМЕРНЫХ СЦЕН В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ

Д.А. Ершов, студ.; рук. Д.А. Орлов, к.т.н., доц. (НИУ «МЭИ»)

Примеры систем компьютерной визуализации

Autodesk Maya

Ре́ндеринг (англ. rendering — «визуализация») — термин в компьютерной графике, обозначающий процесс получения изображения по модели с помощью компьютерной программы.

Визуализация — один из наиболее важных разделов в компьютерной графике, и на практике он тесным образом связан с трёхмерным моделированием и анимацией.

В зависимости от цели, различают пре-рендеринг, как достаточно медленный процесс визуализации, применяющийся в основном при создании видео, и рендеринг в режиме реального времени, например, в компьютерных играх.

Графический конвейер

Метод упреждающей (прямой) визуализации

Метод отложенного освещения

Метод отложенной визуализации с предварительным расчетом освещенности

Сравнение методов