Метод отложенного рендеринга множества динамических точечных источников света вокселизированных сцен в реальном времени

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

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.

Об авторах

С. И. Вяткин

Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sivser@mail.ru
630090, Новосибирск, Коптюга пр., д. 1, Россия

Б. С. Долговесов

Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН

Email: bsd@iae.nsk.su
630090, Новосибирск, Коптюга пр., д. 1, Россия

Список литературы

  1. Keller A. Instant radiosity. Proceedings of Siggraph'97, Computer Graphics Proceedings. 1997. С. 49–56. doi: 10.1145/258734.258769.
  2. Dachsbacher C., Stamminger M. Splatting Indirect Illumination. Proceedings of the 2006 symposium on Interactive 3D graphics and games. 2006. С. 93–100. doi: 10.1145/1111411.1111428.
  3. Ritschel T., Eisemann E., Ha I., Kim J., Seidel H.-P. Making Imperfect Shadow Maps View-Adaptive: High-Quality Global Illumination in Large Dynamic Scenes. Computer Graphics Forum. 2011. Т. 30. № 8. С. 2258–2269. doi: 10.1111/j.1467-8659.2011.01998.x.
  4. Dachsbacher C., Stamminger M. Reflective Shadow Maps. Proceedings of the 2006 symposium on Interactive 3D graphics and games. 2005. С. 203–208. doi: 10.1145/1053427.1053460.
  5. Wald I., Benthin C., Slusallek P., Kollig T., Keller A. Interactive Global Illumination using Fast Ray Tracing. Proceedings of the 2002 Eurographics Workshop on Rendering. 2002. С. 15–24. doi: 10.2312/EGWR/EGWR02/015-024.
  6. Segovia B., Iehl J.C., Mitanchey R., Peroche B. Non-Interleaved Deferred Shading of Interleaved Sample Patterns. Proceedings of the 21st ACM SIGGRAPH/EUROGRAPHICS symposium on graphics hardware. 2006. Т. 3. С. 53–60. doi: 10.1145/1283900.1283909.
  7. Olsson O., Assarsson U. Tiled Shading. Journal of Graphics, GPU, and Game Tools. 2011. Т. 15. № 4. С. 235–251. doi: 10.1080/2151237X.2011.621761.
  8. Olsson O., Billeter M., Assarsson U. Clustered Deferred and Forward Shading. Proceedings of the ACM SIGGRAPH/EUROGRAPHICS Conference on High Performance Graphics. 2012. С. 87–96. doi: 10.2312/EGGH/HPG12/087-096.
  9. Popov S., Georgiev I., Slusallek P., Dachsbacher C. Adaptive quantization visibility caching. Computer Graphics Forum. 2013. Т. 32. № 2. С. 1–10. doi: 10.1111/cgf.12060.
  10. Yuksel C. Stochastic Lightcuts for Sampling Many Lights. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. 2020. Т. 27. № 10. С. 4049–4059. doi: 10.1109/TVCG.2020.3001271.
  11. Lin D., Yuksel C. Real-Time Rendering with Lighting Grid Hierarchy. Proceedings of the ACM on computer graphics and interactive techniques. 2019. Т. 2. № 1. С. 1–17. doi: 10.1145/3321361.
  12. Archer J., Leach G., Knowles P. Fast raycasting using a compound deep image for virtual point light range determination. Computational Visual Media. 2019. Т. 5. С. 257–265. doi: 10.1007/s41095-019-0144-1.
  13. Вяткин С. И., Долговесов Б. С. Метод сжатия геометрических данных с применением функций возмущения. Автометрия. 2018. Т. 54. № 4. С. 18–25. doi: 10.15372/AUT20180403.
  14. Vyatkin S.I. Polygonization method for functionally defined objects. International Journal of Automation, Control and Intelligent Systems. 2015. Т. 1. № 1. С. 1–8.
  15. Yalciner B., Sahillioglu Y. Voxel transformation: scalable scene geometry discretization for global illumination. Journal of Real-Time Image Processing. 2020. Т. 17. № 6. С. 1585–1596. doi: 10.1007/s11554-019-00919-1.
  16. Gadia D., Lombardo V., Maggiorini D., Natilla A. Implementing Many-Lights Rendering with IES-Based Lights. Applied Sciences. 2024. Т. 14. № 3. С. 1–15. doi: 10.3390/app14031022.
  17. Lensing P., Broll W. Efficient shading of indirect illumination applying reflective shadow maps. Proceedings of the ACM SIGGRAPH Symposium on Interactive 3D Graphics and Games. 2013. С. 95–102. doi: 10.1145/2448196.2448211.
  18. Hart D., Pharr M., Müller T., Lopes W., McGuire M., Shirley P. Practical Product Sampling by Fitting and Composing Warps. Computer Graphics Forum. 2020. Т. 39. № 4. С. 149–158. doi: 10.1111/cgf.14060.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).