Osvětlení při vykreslování volumetrických modelů

Bc. Ondřej Caha

Diplomová práce

Lighning techniques for volume rendering

Anotace:

Osvětlení objemových dat je důležitým krokem k porozumění jejich obsahu a hloubkové informace, ale i v současné době je komplexní osvětlení výpočetně náročná záležitost. Často se jedná o kompromis mezi kvalitou výsledku a rychlostí vykreslování. Cílem práce je prozkoumat existující metody, porovnat jejich náročnost a zhodnotit dosažené výsledky. Jsou porovnávány dva přístupy na výpočet globálního osvětlení. První přístup počítá nový objem tak, aby každý jeho prvek reprezentoval své okolí. Pro tento objem jsou spočítány další úrovně mipmapy, kde prvek reprezentuje širší okolí. Toho je využito ve vykreslování pomocí trasování kuželem. Druhá metoda je autorská, která problém řeší předpočítáním stínů. Při změně pozice světla se světlo propaguje skrz celý objem plátek po plátku. Tento výpočet probíhá na grafické kartě s využitím compute shaderů. Výsledky ukazují, že oba tyto přístupy umožňují výpočet osvětlení v reálném čase. První z metod umožňuje lepší parametrizaci, ale autorská metoda dosahuje vyšší rychlosti vykreslování.

Abstract:

Lightning effects on volume data are necessary step for understanding of content and depth information of displayed data. Complex lightning is still computationally demanding task usually resulting in tradeoff between visual quality a rendering speed. This thesis aims for exploring existing methods, compare their computational complexity a evaluate results. There are two global illumination approaches compared in this thesis. The first approach computes new volume the way, that every element represents its vicinity. Mipmapping allows creating new volumes, where its elements represents wider area. Lightning is then computed by cone tracing. Second method, proposed by the author, is solving the problem by precomputing shadows, which are propagated through entire volume slice by slice from the light source. This is achieved using compute shader on graphic card. Results show both approaches are able to deliver global illumination effects in real time. First method allows better parameter control, but the author’s method provides higher rendering speed.

Klíčová slova

osvětlení, trasování kužele, předpočítané stíny, stínování, objemová data

Keywords

rendering volume

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 11. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 7. 1. 2021
• Vedoucí: Ing. Bruno Ježek, Ph.D.
• Oponent: prof. RNDr. PhDr. Antonín Slabý, CSc.

Univerzita Hradec Králové

Fakulta informatiky a managementu

Magisterský studijní program / obor:
Aplikovaná informatika / Aplikovaná informatika