Візуалізації та симуляції освітлення в реальному часі для інтерактивних 3D додатків
No Thumbnail Available
Date
2024-12-16
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Національний авіаційний університет
Abstract
Інтерактивні 3D-додатки є однією з найважливіших складових сучасної комп’ютерної графіки. Вони знаходять застосування у багатьох галузях, таких як ігрова індустрія, архітектурна візуалізація, кінематографія, навчальні симуляції, віртуальна і доповнена реальність. Попит на такі технології постійно зростає завдяки їхній здатності створювати захопливі візуальні ефекти та інтерактивні середовища, що занурюють користувача в новий досвід. Одним із ключових факторів, що визначає якість та реалістичність таких додатків, є освітлення. Реалістична симуляція освітлення забезпечує правильне відображення взаємодії світла з об'єктами сцени, створюючи ефект присутності та занурення. Технології, такі як Ray Tracing і Path Tracing, дозволяють досягти фізично коректного рендерингу, який відображає складні взаємодії між світлом, поверхнями і матеріалами. Традиційно ці методи використовувалися у кінематографі та статичних рендерах через їх високу обчислювальну складність. Однак завдяки сучасним графічним рушіям (наприклад, Unreal Engine, Unity) та апаратним технологіям (NVIDIA RTX, AMD Radeon), стало можливим застосування цих алгоритмів для інтерактивних 3D-додатків у реальному часі. Незважаючи на це, симуляція освітлення в реальному часі залишається складним завданням. Вона вимагає забезпечення балансу між якістю зображення, продуктивністю системи та обмеженнями апаратного забезпечення. Наприклад, інтеграція алгоритмів глобального освітлення часто призводить до значного навантаження на GPU, що потребує ефективних рішень для оптимізації. Крім того, різні сценарії використання (ігри, архітектурна візуалізація, VR/AR) мають власні унікальні вимоги до освітлення, що ускладнює уніфікацію методів. Сучасні дослідження в галузі комп'ютерної графіки спрямовані на розробку нових алгоритмів та вдосконалення існуючих методів, які дозволяють інтегрувати реалістичне освітлення у реальному часі з високою продуктивністю. У цьому контексті важливим завданням є створення 9 прототипів, що демонструють потенціал нових технологій для симуляції освітлення в інтерактивних 3D-середовищах. Дана робота спрямована на вирішення цієї проблеми шляхом розробки інтерактивної сцени, яка використовує сучасні підходи до симуляції освітлення. Результати дослідження можуть бути корисними для широкого кола додатків: від відеоігор до інженерних та освітніх симуляцій, забезпечуючи покращення якості контенту та підвищення користувацького досвіду.
Description
Робота публікується згідно наказу Ректора НАУ від 27.05.2021 р. №311/од «Про розміщення кваліфікаційних робіт здобувачів вищої освіти в репозиторії університету». Керівник проекту: доцент, кандидат педагогічних наук, Юрій Сінько.
Keywords
дипломна робота, освітлення, 3D-сцена, глобальне освітлення, Ray Tracing, Path Tracing, Unreal Engine
Citation
Шевченко А. С. - Візуалізації та симуляції освітлення в реальному часі для інтерактивних 3D додатків. - Дипломна робота на здобуття ступеня магістра спеціальності «Комп’ютерні науки», “«Інформаційні технології проектування». - Київ, 2024. – 83 с.