Index of /rozprawy2/10288

Projekt i implementacja równoległych algorytmów transportu światła opartych śledzenie promieni kwazi-Monte Carlo

Rendering fotorealistyczny jest częścią grafiki komputerowej, koncentrującą się na tworzeniu zarówno statycznych obrazów, jak i animacji w oparciu o modele trójwymiarowe. Jego celem jest tworzenie ilustracji, które są nierozróżnialne od scen znanych ze świata rzeczywistego. Praca ta jest dedykowana szczególnej klasie algorytmów renderingu fotorealistycznego - globalnemu oświetleniu realizowanemu w oparciu o śledzenie promieni.

Globalne oświetlenie jest przydatną koncepcją w tworzeniu ilustracji realistycznie oświetlonych trójwymiarowych scen. Dzięki automatycznemu i w pełni poprawnemu symulowaniu olbrzymiej różnorodności zjawisk optycznych, tworzy solidną bazę dla oprogramowania do renderingu, które wymaga od użytkownika wyłącznie określenia, co przedstawia dana scena, zamiast podawania dokładnego opisu jak zrenderować tę scenę. Obecne zastosowania tak pojętego globalnego oświetlenia rozciągają się od wielu systemów CAD do efektów specjalnych w filmach.

Jedyna znana na dzień dzisiejszy klasa algorytmów zapewniających automatyczne obliczanie globalnego oświetlenia opiera się na technice śledzenia promieni. Niestety, ceną za możliwości tych algorytmów jest względnie duży koszt obliczeniowy, co przekłada się na ich niską wydajność, w porównaniu np. z przyspieszaną sprzętowo techniką rasteryzacji. Rozprawa ta koncentruje się na poprawie niezawodności algorytmów renderingu, a także ich efektywnej, równoległej realizacji. Oba te elementy równocześnie mogą znacząco rozszerzyć zakres zastosowań globalnego oświetlenia, a także są krokiem w kierunku możliwości jego użycia w aplikacjach czasu rzeczywistego.

Photorealistic rendering is a part of computer graphics, which concentrates on creating images and animations based on 3D models. Its goal is creation of pictures that are indistinguishable from real world scenes. This work is dedicated to a particular class of photorealistic rendering algorithms – quasi-Monte Carlo ray tracing based global illumination.

Global illumination is a very useful concept for creating realistically lit images of artificial 3D scenes. Using automatic and correct computation of vast diversity of optical phenomena, it enables creating a rendering software, which allows specification of what is to be rendered instead of detailed description of how to render a given scene. Its current applications range from many CAD systems to special effects in movies. In future, when computers become sufficiently powerful, real time global illumination may be the best choice for computer games and virtual reality.

Currently, only Monte Carlo and quasi-Monte Carlo ray tracing based algorithms are general enough to support full global illumination. Unfortunately, they are very slow compared to other techniques, e.g. hardware accelerated rasterization. The main purpose of this thesis is an improvement of efficiency of physically correct rendering. The thesis concentrates on enhancement of robustness of rendering algorithms, as well as parallel realization of them. These two elements together can substantially increase global illumination applicability, and are a step towards the ultimate goal of being able to run true global illumination in real time.