Аналіз і порівняння методологій відкладеного рендерингу
DOI:
https://doi.org/10.17721/1812-5409.2025/1.19Ключові слова:
комп’ютерна графіка, рендеринг у реальному часі, прямий рендеринг, відкладений рендеринг, G-буфер, буфер видимостіАнотація
Фотореалістичний рендеринг у реальному часі є однією з основних проблем у сфері комп'ютерної графіки. На практиці вона часто зводиться до генерації анімованої послідовності фотореалістичних зображень з низькою затримкою на основі аналітичного опису тривимірного віртуального середовища та параметрів спостерігача з використанням типового персонального комп'ютера або іншого пристрою з графічним обладнанням, що має відносно обмежені обчислювальні можливості. Фундаментальними задачами, які необхідно розв'язати для виконання рендерингу, є визначення видимості головного виду та затінення для кожного пікселя зображення, тобто пошук елемента поверхні середовища, що спостерігаємо в конкретному пікселі результуючого зображення та обчислення кількості світла, яке цей елемент поверхні віддзеркалює в напрямку спостерігача. Через обмежені обчислювальні можливості цільового обладнання вкрай важливо виконувати ці операції якомога ефективніше.
Пропоновану роботу присвячено аналізу й експериментальному порівнянню сучасних методологій, які використовують для розв'язання завдань визначення видимості та затінення головного виду. Через складність сучасних методів розрахунку освітлення та високу геометричну деталізацію віртуальних середовищ прямий рендеринг поступово втратив практичність як загальновживаний підхід до рендерингу та нині використовується лише в разі необхідності оброблення специфічних типів геометрії та матеріалів. Відкладений рендеринг з використанням G-буфера став найактуальнішим рішенням для графічних додатків, що потребують високої візуальної якості та точності. Генерація G-буфера може бути виконана різними способами, такими як метод растеризації G-буфера та метод буфера видимості. У дослідженні представлено також теоретичний огляд і порівняння цих методик. Крім того, розроблено демонстраційну програму та застосовано її для здійснення експериментального порівняння методів генерації G-буфера в різних умовах. Результати експериментів можна використовувати для прогнозування ефективності зазначених методів під час розроблення бібліотек рендерингу.
Посилання
Burley, B. (2012). Physically-based shading at Disney. Disney. https://media.disneyanimation.com/uploads/production/publication_asset/48/asset/s2012_pbs_disney_brdf_notes_v3.pdf
Burns, C. A., & Hunt, W. A. (2013). The Visibility Buffer: A Cache-Friendly Approach to Deferred Shading. Journal of Computer Graphics Techniques, 2(2), 55–69. http://jcgt.org/published/0002/02/04/
Crassin, C., McGuire, M., Fatahalian, K., & Lefohn, A. (2016). Aggregate G-Buffer Anti-Aliasing. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 22(10), 2215–2228. https://doi.org/10.1109/TVCG.2016.2586073
Deering, M., Winner, S., Schediwy, B., Duffy, C., & Hunt, N. (1988). The triangle processor and normal vector shader: a VLSI system for high performance graphics. SIGGRAPH Computer Graphics, 22(4), 21–30. https://doi.org/10.1145/378456.378468
Karis, B. (2013). Real Shading in Unreal Engine 4. Epic Games. https://cdn2.unrealengine.com/Resources/files/2013SiggraphPresentationsNotes-26915738.pdf
Kerzner, E., & Salvi, M. (2014). Streaming G-Buffer compression for multi-sample anti-aliasing. In HPG '14: Proceedings of High Performance Graphics (pp. 1–7). Eurographics Association.
Liktor, G., & Dachsbacher, C. (2012). Decoupled deferred shading for hardware rasterization. In Spencer, S. N. (Ed.), Proceedings of the ACM SIGGRAPH Symposium on Interactive 3D Graphics and Games (pp. 143–150). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/2159616.2159640
Mara, M., McGuire, M., & Luebke, D. (2013). Lighting Deep G-Buffers: A single-pass, layered depth images with minimum separation applied to indirect illumination. NVIDIA Corporation. https://research.nvidia.com/sites/default/files/pubs/2013-12_Lighting-Deep-G-Buffers/Mara2013DeepGBuffer.pdf
Pharr, M., & Fernando, R. (2005). GPU Gems 2: Programming Techniques for High-Performance Graphics and General-Purpose Computation (Gpu Gems). Addison-Wesley Professional.
Pharr, M., Jakob, W., & Humphreys, G. (2016). Physically Based Rendering: From Theory to Implementation (3rd ed.). Morgan Kaufmann Publishers Inc.
Walter, B., Marschner, S. R., Li, H., & Torrance, K. E. (2007). Microfacet models for refraction through rough surfaces. In J. Kautz, & S. Pattanaik (Eds.), Proceedings of the 18th Eurographics Conference on Rendering Techniques (pp. 195–206). Eurographics Association.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Rostyslav Pikulsky
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, роботи яких публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- Автори зберігають авторські права та надають журналу право на першу публікацію роботи, яка одночасно ліцензується згідно із Creative Commons Attribution License, тобто надається дозвіл іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи та першої публікації в цьому журналі.
- Автори можуть укладати окремі додаткові угоди щодо невиключного розповсюдження опублікованої журналом версії роботи (наприклад, розмістити її у репозитарії наукової установи чи опублікувати у книзі) з підтвердженням її початкової публікації у цьому журналі.
- Дозволяється та заохочується розміщення своїх робіт в мережі Інтернет авторами (наприклад, у репозитаріях наукових установ або на особистих веб-сторінках) до та під час процесу подання, оскільки це може призвести до продуктивного обміну, а також до більш ранніх цитувань опублікованої роботи та їх більшої кількості (див. The Effect of Open Access).
