Спосіб апаратно-програмного трасування променів у задачах тривимірної симуляції
Вантажиться...
Дата
2022-12
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Однією із актуальних задач при відтворенні тривимірних комп’ютерних симуляцій є отримання реалістичного відображення сцени. Дана задача напряму перекликається з не менш актуальною задачею комп’ютерної графіки – отриманням реалістичного зображення. Реалістичне зображення характеризується такими ефектами як каустика, нечіткі відбиття, м’які тіні, блиск, напівпрозорість. Серед існуючих способів реалістичного відображення зображення одним із найбільш точних являється метод трасування променів, а із правильною оптимізацією даний спосіб здатний на візуалізацію в реальному часі.
Існує багато різноманітних способів трасування променів, отже з’являється необхідність у виборі найбільш ефективного з точки зору реалістичності та продуктивності.
Об’єктом дослідження є спосіб апаратно-програмного трасування променів у задачах тривимірної симуляції.
Предметом дослідження є спосіб апаратного-програмного рендерингу тривимірного зображення методом трасування променів у задачах тривимірної симуляції.
Мета роботи: покращення продуктивності апаратно-програмного трасування променів на основі аналіз існуючих способів трасування променів у задачах тривимірної симуляції; дослідження апаратно-програмних можливостей способів рендерингу тривимірного зображення методом трасування променів; створення програмного забезпечення для рендерингу зображення для задач тривимірної симуляції, що буде базуватися на способі апаратно-програмного трасування променів.
Наукова новизна полягає в наступному: запропоновано підхід апаратно-програмного трасування променів у задачах тривимірної симуляції що відрізняється від існуючих способів тим, що дає змогу ефективніше використовувати апаратну складову персонального комп’ютера і дозволяє підвищити швидкодію роботи вихідної тривимірної симуляції в реальному часі.
Практична цінність отриманих в роботі результатів полягає в тому, що запропонований спосіб апаратно-програмного трасування променів дає змогу візуалізувати реалістичне зображення у задачах тривимірної симуляції. Розроблений спосіб дає змогу візуалізовувати сцени з достатнім рівнем швидкодії для роботи візуалізації в реальному часі порівняно з іншими способами візуалізації на основі алгоритму трасування променів. Покращення продуктивності становить приблизно 15-20 відсотків.
Апробація роботи. Основні положення і результати роботи були представлені та обговорювались на науковій конференції магістрантів та аспірантів «Прикладна математика та комп’ютинг» ПМК-2022 та на IX Міжнародній науково-технічній Internet-конференції «Сучасні методи, інформаційне, програмне та технічне забезпечення систем керування організаційно-технічними та технологічними комплексами».
Структура та обсяг роботи. Магістерська дисертація складається з вступу, чотирьох розділів та висновків.
У вступі подано загальну характеристику роботи, зроблено оцінку сучасного стану проблеми, обґрунтовано актуальність напрямку досліджень, сформульовано мету і задачі досліджень, показано наукову новизну отриманих результатів і практичну цінність роботи.
У першому розділі розглянуто існуючі способи трасування променів в задачах тривимірної симуляції, а також проведений аналіз, який дає змогу визначити основні переваги та недоліки існуючих технологій візуалізації шляхом використання трасування променів.
У другому розділі наведено результати аналізу засобів реалізації для розробки програмного забезпечення, що реалізовує спосіб апаратно-програмного трасування променів. Розглянуто базові концепції трасування променів та апаратно-програмної реалізації трасування променів.
У третьому розділі описується реалізоване програмне забезпечення, підхід до розробки, технології та засоби розробки, що були використані під час розробки ПЗ.
У четвертому розділі описується тестування, аналіз роботи розробленого програмного забезпечення та порівняння з існуючими рішеннями.
У висновках представлені результати проведеної роботи.
Робота представлена на 91 аркушах, містить посилання на список використаних літературних джерел.
Ключові слова: візуалізація, рендеринг, трасування променів, тривимірна симуляція, апаратно-програмний спосіб
Опис
Ключові слова
візуалізація, трасування променів, visualization, ray tracing
Бібліографічний опис
Бербега, А. В. Спосіб апаратно-програмного трасування променів у задачах тривимірної симуляції : магістерська дис. : 123 Комп'ютерна інженерія / Бербега Андрій Васильович. – Київ, 2022. – 103 с.