Распределенная реалистичная визуализация виртуальных сцен с использованием текстур физических параметров материалов

Аннотация

Предложены распределенные методы для реалистичной визуализации (рендеринга) трехмерных виртуальных объектов с использованием вычислительных возможностей современных графических процессоров (GPU). Идея рассматриваемых решений заключается в моделировании отражения света от поверхностей объектов виртуальной среды с приближенной имитацией физических свойств их материалов. Задание таких свойств осуществляется с помощью нескольких текстур специального формата. Данные из этих текстур используются в пиксельном шейдере на GPU при расчете отраженного света, который выполняется по оригинальной вычислительной модели. Последняя представляет модифицированную BRDF модель Кука – Торренса и позволяет моделировать в виртуальной среде несколько различных типов источников освещения, а также тени от объектов. Созданные методы и алгоритмы основаны на использовании распределенных вычислений на современных многоядерных графических процессорах и поддерживают визуализацию сложных высокополигональных виртуальных сцен в масштабе реального времени, что обеспечивает их применимость в системах виртуального окружения и имитационно-тренажерных комплексах. На основе предложенных в работе решений реализованы программные модули для систем визуализации трехмерных сцен, позволяющие выполнять реалистичный рендеринг объектов виртуальных пространств.