Глобальное освещение и виртуальная реальность
Краткое описание
В рамках настоящей работы разработана система визуализации для сцен гибридной природы с поддержкой глобального освещения и динамической геометрии. Под гибридностью понимается сочетание полигональных моделей с объектами других типов, таких как поверхности второго порядка, неявно заданные функции и объемные данные. В основе системы – гибкий графический конвейер, который может быть сконфигурирован для задач с различным балансом скорости и качества визуализации. Разработана оптимизированная межплатформенная версия системы на базе NVIDIA CUDA, которая обеспечивает высокую производительность построения ускоряющих структур и визуализации гетерогенных сцен.
Коллектив
Руководитель проекта
Турлапов Вадим Евгеньевич, д.т.н., профессор каф. МО ЭВМ
Участники проекта
- Боголепов Денис Константинович, к.т.н., senior developer Datavision NN
- Ульянов Данила Ярославович, developer Datavision NN
Основные результаты
- Поддержка основных форматов сцен: мы можем визуализировать 3D-модели в основных форматах программного обеспечения для трехмерного моделирования.
- Интерактивное создание фотореалистичных изображений: мы можем синтезировать фотореалистичные изображения (с полным глобальным освещением) скорость 10 кадров в секунду для умеренно сложных сцен.
- Расширяемая система для материалов и источников света: гибкая архитектура позволяет пользователю добавлять необходимые модели материалов (BSDFs) и источников света.
- Поддержка неполигональной геометрии: прямая визуализация алгебраических поверхностей второго порядка, сплайнов (Безье и NURBS ), неявных поверхностей, фрактальных множеств и объемных данных.
- Гибкий конвейер трассировки лучей позволяет найти баланс между качеством и скоростью:в зависимости от задачи можно выбрать настройки для высокой скорости или высокого качества. Гибкая конвейер легко позволяет находить баланс.
- Прямой объемный рендеринг с затенением: наш конвейер трассировки лучей позволяет визуализацию больших наборов объемных данных в режиме реального времени (КТ, МРТ или MicroCT).
- Уникальные оптимизации для повышения производительности: реализованные алгоритмы и технические решения позволяют нам достичь высокой производительности без потери качества.
Примеры визуализации
Примеры сложных трёхмерных сцен с эффектами глобального освещения (интерактивная визуализация NVIDIA GTX 680 GPU)
4D quaternion Julia fractal set
Examples of physically based light sources: point light, directional light, skylight, area light, HDRI environment map and mix
Избранные публикации
- Боголепов Д., Ульянов Д., Сопин Д., Турлапов В. Оптимизация метода двунаправленной трассировки путей для моделирования оптического эксперимента на графическом процессоре Научная визуализация. -2013. -Кв.2. Т.5. -№2. С. 1-15
- Боголепов Д., Ульянов Д., Турлапов В. Об одной реализации трассировки путей для графического процессора Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах: Тез. докл. Всеросс. науч. конф. (14 –15 ноября 2013 г., г. Нижний Новгород). – Н. Новгород: Изд-во Нижегор. гос. ун-та, 2013. –С. 42-46
- Боголепов Д.К., Сопин Д.П., Ульянов Д.Я., Турлапов В.Е. Интерактивное моделирование глобального освещения на GPU для анимированных гетерогенных сцен. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2012, № 5(2). 15с