АЛГОРИТМ ТРАСУВАННЯ ПРОМЕНІВ НА ОСНОВІ МЕТОДУ SCREEN SPACE RAY MARCHING

Анотація

Трасування променів є дуже важливою операцією в сучасній комп’ютерній графіці, яка дає змогу здійснювати фотореалістичний рендеринг віртуальних середовищ з високим рівнем точності моделювання взаємодії світла з геометричними об’єктами. Відстежуючи шлях окремих променів світла, бібліотеки рендерингу здатні обчислювати дзеркальні відображення, тіні, заломлення світла та глобальне освітлення, що забезпечує високу якість зображення. Ця технологія є невід’ємною частиною програмного забезпечення для комп’ютерного моделювання, створення анімаційних фільмів та кінематографічних ефектів, а також комп’ютерних ігор та інших інтерактивних графічних програм, де попит на реалістичні візуальні ефекти продовжує зростати. Розвиток апаратних можливостей графічних процесорів, зокрема поява підтримки апаратного прискорення трасування променів, значно підвищує продуктивність операції трасування. Проте трасування променів залишається слабкою ланкою у ефективності більшості алгоритмів, які використовуються в сучасних бібліотеках рендерингу. У зв’язку з цим оптимізація трасування променів є актуальним напрямком досліджень.

Метою цієї роботи є розробка реалізації методу маршування променів у просторі екрану, здатної визначити коректний результат трасування променя у разі коли буфер глибини містить необхідну для цього геометричну інформацію про середовище. Представлена реалізація цього методу є одночасно ефективною та забезпечує хорошу точність результатів. Для підтвердження результатів і вимірювання продуктивності отриманої реалізації проводиться експериментальне тестування. Дані, отримані на основі цих спостережень, доводять актуальність використання нашої реалізації в гібридній системі трасування променів, яка використовує метод маршування променів у просторі екрану, щоб уникнути виконання повільного апаратного трасування променів для частини запитів трасування.