Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Методы глобального освещения для интерактивного синтеза изображений сложных сцен на графических процессорах

Диссертация: Методы глобального освещения для интерактивного синтеза изображений сложных сцен на графических процессорах
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Традиционный способ визуализации динамических 3D сцен в реальном времени основан на алгоритме растеризации, который аппаратно ускоряется графическими процессорами и доступен через интерфейсы (API) OpenGL и Direct3D. Данный подход не позволяет обрабатывать вторичное освещение и физически достоверные модели материалов и источников света. К настоящему моменту предложены различные подходы для… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Обзор публикаций и программного обеспечения по теме исследования
    • 1. 1. Трассировка лучей и глобальное освещение
    • 1. 2. Интерактивная трассировка лучей
    • 1. 3. Интерактивное глобальное освещение. ф
    • 1. 4. Выводы к главе 1
  • Глава 2. Система моделей для алгоритмизации и конвейерной реализации лучевых методов синтеза изображений на массивно-параллельных ф вычислительных архитектурах
    • 2. 1. Элементы энергетического подхода к физически достоверному моделированию глобального освещения
    • 2. 2. Моделирование рассеяния света на поверхностях материалов
    • 2. 3. Исследование специализированных форм уравнения визуализации, подлежащих реализации в методах глобального освещения
    • 2. 4. Уравнение измерения как основа физически достоверного синтеза изображений
    • 2. 5. Моделирование пространства путей для решения уравнения измерения методом Монте-Карло
    • 2. 6. Компоненты генерации случайных путей для класса методов глобального освещения
    • 2. 7. Покомпонентное представление метода стохастической трассировки путей в системе моделей глобального освещения
    • 2. 8. Реализация и модификация двунаправленной трассировки путей на основе системы моделей глобального освещения
    • 2. 9. Выводы к главе 2
  • Глава 3. Универсальный конвейер трассировки лучей для интерактивного синтеза изображений методами глобального освещения на графических процессорах
    • 3. 1. Построение на графическом процессоре эффективной ускоряющей структуры для лучевых методов синтеза изображений
    • 3. 2. Метод представления и сериализации иерархической объектно-ориентированной модели сложной сцены
    • 3. 3. Компоненты универсальной системы синтеза изображений методами глобального освещения
    • 3. 4. Выводы к главе 3
  • Глава 4. Программный комплекс для интерактивного синтеза изображений сложных сцен на графических процессорах методами глобального освещения и его экспериментальное исследование
    • 4. 2. Состав и структура программного комплекса интерактивного синтеза изображений методами глобального освещения
    • 4. 3. Экспериментальная проверка корректности моделирования глобального освещения в различных условиях переноса световой энергии в сцене
    • 4. 4. Исследование алгоритма «усеченной» двунаправленной трассировки путей в различных условиях переноса световой энергии
    • 4. 5. Исследование производительности программного комплекса
    • 4. 6. Выводы к главе 4

Методы глобального освещения для интерактивного синтеза изображений сложных сцен на графических процессорах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность темы

диссертационной работы. Методы глобального освещения традиционно используются в компьютерной графике для синтеза фотореалистичных изображений. Программное обеспечение на их основе применяется в киноиндустрии, рекламе, проектировании архитектурных сооружений, дизайне помещений и офисов, компьютерных играх и симуляторах, а также во многих других системах виртуальной реальности. Расчет глобального освещения — вычислительно трудоемкая задача, для решения которой обычно применяются высокопроизводительные распределенные системы.

Традиционный способ визуализации динамических 3D сцен в реальном времени основан на алгоритме растеризации, который аппаратно ускоряется графическими процессорами и доступен через интерфейсы (API) OpenGL и Direct3D. Данный подход не позволяет обрабатывать вторичное освещение и физически достоверные модели материалов и источников света. К настоящему моменту предложены различные подходы для имитации тех или иных эффектов глобального освещения, среди которых следует отметить методы внешней преграды (ambient occlusion), отражающих теневых карт (reflective shadow maps), мгновенной излу-чательности (instant radiosity), а также методы фотонных карт в пространстве изображения (image space photon mapping). Перечисленные подходы позволяют добиться высокой производительности за счет аппаратной растеризации, однако воспроизводят только часть необходимых эффектов. Интерфейсы 3D графики не поддерживают трассировку лучей, на основе которой реализуются многие методы глобального освещения.

В последние годы появились и активно развиваются универсальные инструменты программирования (NVIDIA CUDA, OpenCL, Compute Shaders), которые позволяют задействовать вычислительные возможности графических ускорителей для широкого класса задач. Современный графический процессор NVIDIA GeForce GTX 680 имеет пиковую производительность свыше 3 Терафлопс, что позволяет говорить об эпохе персональных супервычислений. Основным препятствием на пути к использованию таких ресурсов является высокая сложность разработки для массивно-параллельных графических архитектур, связанная с необходимостью глубокой переработки традиционных алгоритмов.

Одна из актуальных задач современной компьютерной графики — портирование методов глобального освещения на графические процессоры с целью визуализации сложных 3D сцен в интерактивном режиме. Данная область активно исследуется как в России, так и за ее пределами. Подтверждением этому является значительное число публикаций, среди которых следует отметить работы I. Wald, J. Gunther, S. Popov, H.-P. Seidel, S. Boulos, T. Ize, W. Hunt, С. Benthin, M. Wagner, V. Havran, C. Wachter, A. Keller, С. Lauterbach, T. Purcell, I. Buck, T. Foley, J. Sugerman, D. Horn, N. Thrane, L. Simonsen, W. Mark, M. Houston, P. Hanrahan, H. Jensen, S. Parker, P. Shirley, P. Slusallek, S. Woop, J. Schmittler, D. Hall, T. Aila, S. Laine, K. Zhou, R. Wang, a также Ю. Баяковского, В. Галактионова, А. Волобоя, Б. Барладяна, J1. Шапиро, К. Гаранжи, К. Вострякова, А. Игнатенко, А. Адинца, В. Фролова и др. Публикации последних лет показывают устойчивую тенденцию к возрастанию роли графического процессора в расчете глобального освещения. Вместе с тем, остаются актуальными как достижение интерактивности в синтезе изображений 3D сцен (с учетом глобального освещения), так и разработка системного решения для графических процессоров. Поиску данного решения и посвящено настоящее исследование.

Цели и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является разработка теоретических основ создания программных систем для информационных технологий виртуальной реальности и синтеза реалистичных изображений сложных трехмерных сцен (содержащих десятки миллионов треугольников и неполигональные объекты) методами глобального освещения на графических процессорах. Поставленная цель требует решения следующих задач:

• Исследовать существующие алгоритмы глобального освещения и ускоряющие структуры трассировки лучей для синтеза изображений сложных сцен, а также возможность их применения на графических процессорах.

• Развить существующие структуры представления компьютерной сцены, чтобы обеспечить эффективную передачу и потоковую обработку данных на графическом процессоре. В том числе, необходимо разработать: о Двухуровневое представление сцены, которое на верхнем уровне позволяет работать с иерархической объектно-ориентированной моделью сцены, а на нижнем уровне обеспечивает эффективное преобразование (сериализацию) данных в потоковое представление для передачи на графический процессор. о Расширяемую подсистему моделей материалов и источников света, которая обеспечивает Монте-Карло-ориентированное описание оптических свойств поверхностей (BSDF) и излучающих свойств источников. о Механизм описания 3D сцены, который позволяет сочетать в одной модели полигональные и нетесселированные объекты (фрагменты сплошных сред, неявно заданные и сплайновые поверхности, поверхности второго порядка, фрактальные множества). о Конвейер трассировки лучей, допускающий конфигурацию для исполнения алгоритмов глобального освещения с разным балансом скорости и качества визуализации при сохранении физической корректности моделей. о Ускоряющую структуру, которая обеспечивает эффективное параллельное построение на графических процессорах и высокую скорость визуализации.

• Разработать программный комплекс, реализующий предложенные решения с использованием инструментов параллельного программирования графических архитектур (NVIDIA CUDA, OpenCL, OpenGL).

• Экспериментально проверить корректность генерируемых изображений путем воспроизведения различных механизмов переноса световой энергии в сцене и сравнения результатов с эталонными изображениями.

• Оценить (и сравнить с аналогами) быстродействие программного комплекса, реализованных моделей и методов в задачах расчета глобального освещения.

Предметом исследования являются модели, методы и системные решения для интерактивного синтеза фотореалистичных изображений сложных 3D сцен методами глобального освещенияалгоритмизация методов глобального освещенияспособы представления, хранения и передачи моделей 3D сцен, допускающие эффективную обработку на GPUметоды распараллеливания алгоритмов глобального освещения на массивно-параллельных GPUсовременные технологии объектно-ориентированного программирования и метапрограмми-рования.

Методы исследования. Решение задач диссертационной работы базируется на теоретических основах информатики, методах компьютерной графики, численных методах, теории вероятностей и математической статистике, теоретических основах аналитической геометрии, теории алгоритмов и структур данных, а также методах параллельных вычислений.

Научная новизна работы. Получены следующие новые результаты в области интерактивного синтеза изображений 3D сцен методами глобального освещения на графическом процессоре:

1) Эффективная для статических и динамических сцен ускоряющая структура, на базе иерархии ограничивающих объемов, отличающаяся реализацией алгоритма построения полностью на графическом процессоре (до 5-ти раз быстрее лучшей известной реализации на момент публикации результатов).

2) Структура хранения и обработки 3D сцен, отличающаяся наличием двухуровневого представления модели: на верхнем (прикладном) уровне функционирует как граф сцены, а на нижнем обеспечивает эффективную сериализацию данных для потоковой обработки на графическом процессоре.

3) Программный конвейер трассировки лучей, который реализует типовые блоки (операции) лучевых алгоритмов визуализации и отличается универсальностью на классе методов глобального освещения и ориентированностью на массивно-параллельные вычислительные архитектуры. На базе блоков данного конвейера построены методы: испускание лучей (ray casting), трассировка лучей Уиттеда (Whitted ray tracing), стохастическая трассировка путей в прямом и обратном направлении (light tracing и path tracing), двунаправленная трассировка путей (bidirectional path tracing), а также предлагаемый в настоящем исследовании ее «усеченный» вариант.

4) Подсистема материалов, отличающаяся построением на базе концепции Монте-Карло «атомарных» (событийно-атомарных) материалов, которая обеспечивает компактное описание и эффективную обработку на графических процессорах.

5) Метод «усеченной» двунаправленной трассировки путей, который строится на типовых операциях конвейера трассировки лучей и отличается фиксированным объемом потребляемой памяти при обработке путей любой длины, эффективной реализацией многократной выборки по значимости, полным исключением фазы соединения путей.

С точки зрения практической значимости интерес представляет разработанный программный комплекс и отдельные его компоненты:

• Высокоуровневая программная библиотека для расчета глобального освещения на GPU, которая может встраиваться в существующие программные решения и применяться для разработки общих и специализированных систем визуализации с заданными свойствами.

• Программная библиотека графа сцены, которая отличается от аналогов (таких как OpenSceneGraph и OpenSG) поддержкой эффективной сериализации данных и гибридных сцен (сочетающих полигональные и нетесселированные объекты).

• Встраиваемый модуль визуализации («плагин») для системы 3D моделирования Blender, который базируется на разработанной библиотеке расчета глобального освещения аналогичные модули могут быть разработаны для систем Autodesk 3D Studio Мах и Maya, Maxon Cinema 4D, DAZ Studio, Smith Micro Poser).

• Автономная система синтеза изображений методами глобального освещения в интерактивном режиме с поддержкой основных (более 20) форматов хранения геометрии и описания материалов. Система может служить методическим пособием к вузовским курсам по компьютерной графике и физической оптике.

Таким образом, получен ряд практических результатов, востребованных в различных областях компьютерной графики. Программная библиотека лучевых методов синтеза изображений внедрена в комплекс научной визуализации ScView РФЯЦ-ВНИИЭФ. Лабораторные работы по лучевым методам, разработанные в процессе подготовки диссертации, внедрены в учебный процесс ННГУ.

Достоверность результатов подтверждена компьютерными экспериментами по моделированию различных аспектов переноса световой энергии в сцене и сравнением полученных результатов с эталонными изображениями.

Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на:

• 19-й международной конференции по компьютерной графике и зрению «GraphiCon-2009», Москва;

• 20-й международной конференции по компьютерной графике и зрению «GraphiCon-2010», Санкт-Петербург;

• 21-й международной конференции по компьютерной графике и зрению «GraphiCon-2011», Москва;

• 22-й международной конференции по компьютерной графике и зрению «GraphiCon-2012», Москва;

• Международной научной конференции «Параллельные Вычислительные Технологии», Нижний Новгород, 2009;

• Всероссийской конференции «Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах», Нижний Новгород, 2011;

• Семинарах кафедры МО ЭВМ факультета ВМК ННГУ.

Лабораторные комплексы по трассировке лучей, глобальному освещению и вычислениям на GPU внедрены в курсы «Компьютерная графика» и «Современная компьютерная графика» на факультете ВМК ННГУиспользованы в образовательных проектах Intel Winter School.

2008 и Intel Studio Graphics 2008; цикле Интернет-лекций и мастер-классов по компьютерной графике по гранту ФЦП СПбУ ИТМО (20 часов, ноябрь 2009) — всероссийской научной школе для молодежи «Компьютерное зрение, 3D моделирование и компьютерная графика» 2010 (госконтракт № 02.741.12.2170). Работа прошла конкурсный отбор для участия в программе У.М.Н.И.К (госконтракт № 8753р/13 130).

Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в 13 работах, из них 4 -публикации в изданиях, рекомендованных ВАК.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) Эффективная ускоряющая структура на базе иерархии объемов, отличающаяся наличием высокопроизводительного алгоритма ее параллельного построения на графическом процессоре.

2) Подход к созданию высокопроизводительных программных систем для синтеза изображений методами глобального освещения, отличающийся специализацией для графических процессоров как наличием конвейера трассировки лучей, так и представлением 3D сцены с помощью специальной технологии «граф сцены — сериализация».

3) Новый метод «усеченной» двунаправленной трассировки путей, реализуемый на типовых операциях конвейера, который отличается эффективной реализацией многократной выборки по значимости, фиксированным объемом потребляемой памяти при обработке путей произвольной длины и полным исключением фазы соединения путей.

4) Высокоуровневая библиотека для интерактивного синтеза изображений 3D сцен методами глобального освещения на графических процессорах и программный комплекс, реализующий выносимые на защиту положения и обеспечивающий производительность на уровне (а при увеличении глубины трассировки и до 2-х раз выше) библиотеки трассировки лучей NVIDIA OptiX.

4.5. Выводы к главе 4.

1. В результате настоящего исследования разработаны высокоуровневые программные библиотеки и комплекс, который выполняет интерактивный синтез изображений 3D сцен методами глобального освещения на графических процессорах и реализует все выносимые на защиту положения.

2. Экспериментально показана корректность моделирования глобального освещения для различных условий переноса световой энергии в сцене путем сравнения результатов моделирования с эталонными изображениями.

3. Производительность ускоряющей структуры и программного комплекса в целом для сцен размером более 100К треугольников в эквивалентных условиях во всех случаях не ниже возможных аналогов (таких как NVIDIA OptiX).

Задачи исследования, поставленные во введении, выполнены полностью.

Заключение

.

В результате настоящего исследования разработаны теоретические основы создания программных систем виртуальной реальности в части интерактивного синтеза изображений 3D сцен методами глобального освещения на графических процессорах, в том числе:

1) Эффективная для статических и динамических сцен ускоряющая структура, на основе иерархии объемов (SAH BVH), отличающаяся высокопроизводительным построением, реализованным полностью на графическом процессоре.

2) Структура хранения и обработки 3D сцен, отличающаяся наличием двухуровневого представления модели: на уровне прикладного программиста функционирует как граф сцены, а на нижнем уровне обеспечивает эффективное преобразование (сериализацию) данных для потоковой обработки на графическом процессоре.

3) Расширяемая подсистема источников света и материалов, отличающаяся построением на основе концепции «Монте-Карло атомарных» (событийно-атомарных) материалов, которая обеспечивает компактное описание и эффективную обработку на графических процессорах.

4) Программный конвейер трассировки лучей, который реализует стандартные операции (блоки) лучевых алгоритмов визуализации и отличается универсальностью на классе методов глобального освещения и ориентированностью на массивно-параллельные вычислительные архитектуры. На базе блоков данного конвейера построены методы: испускание лучей, трассировка лучей Уиттеда, стохастическая трассировка путей в прямом и обратном направлении, двунаправленная трассировка путей и предлагаемый в настоящем исследовании ее «усеченный» вариант.

5) Метод «усеченной» двунаправленной трассировки путей, который строится на типовых операциях конвейера трассировки лучей и отличается фиксированным объемом потребляемой памяти при обработке путей любой длины, эффективной реализацией многократной выборки по значимости, полным исключением фазы соединения путей.

6) Высокоуровневая библиотека для интерактивного синтеза изображений компьютерных сцен на графических процессорах методами глобального освещения и программный комплекс, который реализует все выносимые на защиту положения и обеспечивает производительность на уровне (а при увеличении глубины трассировки и до 2-х раз выше) библиотеки трассировки лучей NVIDIA OptiX.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Whitted T. An improved illumination model for shaded display // Communications of the ACM. -1980. — June. — Vol. 23, no. 6. — Pp. 343−349.
  2. Glassner A.S. An Introduction to Ray Tracing. Academic Press, London, 1989.
  3. Cook R.L., Porter T., Carpenter L. Distributed Ray Tracing // Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH '84). 1984. — July. — Vol. 18, no. 3. — Pp. 137−145.
  4. Kajiya J.T. The Rendering Equation // Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH '86). -1986. August. — Vol. 20, no. 4. — Pp. 143−150.
  5. Chen S., Rushmeier H.E., Miller G., Turner D. A Progressive Multi-Pass Method for Global Illumination // Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH '91). 1991. — July. — Vol. 25, no. 4.-Pp. 165−174.
  6. Lafortune E.P., Willems Y.D. Bi-Directional Path Tracing // Proceedings of Compugraphics '93.- Alvor, Portugal, 1993. December. — Pp. 145−153.
  7. Jensen H.W. Global Illumination using Photon Maps // Eurographics Rendering Workshop. -1996.-June.-Pp. 21−30.
  8. Jensen H.W. Realistic Image Synthesis using Photon Mapping. A K Peters, 2001. — ISBN 156 881−147−0.
  9. Goral C., Torrance K., Greenberg D., Battaile B. Modeling the Interaction of Light between Diffuse use Surfaces // Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH '84). 1984. — July. -Vol. 18, no. 3,-Pp. 213−222.
  10. Nishita T., Nakamae E. Continuous Tone Representation of Three-Dimensional Objects Taking Account of Shadows and Interreflection // Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH '85).- 1985. July. — Vol. 19, no. 3. — Pp. 23−30.
  11. Fujimoto A., Tanaka T., Iwata K. ARTS: Accelerated Ray-Tracing System // IEEE Computer Graphics & Applications. 1986. — April. — Pp. 16−26.
  12. Cosenza B. A Survey on Exploiting Grids for Ray Tracing // Eurographics Italian Chapter Conference. 2008. — Pp. 89−96.
  13. Glassner A.S. Space Subdivision For Fast Ray Tracing // IEEE Computer Graphics & Applications. 1984. — October. — Vol. 4, no. 10. — Pp. 15−22.
  14. Bentley J.L. Multidimensional binary search trees used for associative searching // Communications of the ACM. 1975. — September. — Vol. 18, no. 9. — Pp. 509−517.
  15. Havran V. About the Relation between Spatial Subdivisions and Object Hierarchies Used in Ray Tracing // Proceedings of conference SCCG 2007, Budmerice, Slovakia. 2007. — April. — Pp. 55−60.
  16. Rubin S.M., Whitted J.T. A 3-Dimensional Representation for Fast Rendering of Complex Scenes // Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH '80). 1980. — July. — Vol. 14, no. 3. — Pp. 110−116.
  17. Ooi B.C., Sacks-Davis R., McDonell K.J. Spatial k-dtree: An indexing mechanism for spatial databases // Proceedings of the IEEE COMPSAC Conference. 1987. — Pp. 43338.
  18. Zachmann G. Minimal Hierarchical Collision Detection // Proceedings of ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology (VRST), Hong Kong, China. 2002. — November. — Pp. 121−128.
  19. Havran V., Prikryl J., Purgathofer W. Statistical Comparison of Ray-Shooting Efficiency Schemes: Tech. rep. / Institute of Computer Graphics / Vienna University of Technology. 2000. -TR-186−2-00−14.
  20. Reinhard E., Smits B., Hansen C. Dynamic Acceleration Structures for Interactive Ray Tracing // Rendering Techniques 2000: 11th Eurographics Workshop on Rendering. 2000. — June. — Pp. 299−306.
  21. Wald I., Mark W.R., Gunther J., Boulos S., Ize T., Hunt W., Parker S.G., Shirley P. State of the Art in Ray Tracing Animated Scenes // Computer Graphics Forum. 2009. — Vol. 28, no. 6. — Pp. 1691−1722.
  22. Chalmers A., Davis T., Reinhard E., editors. Practical Parallel Rendering. A K Peters, 2002. -ISBN 156 881−179−9.
  23. Parker S., Parker M., Livnat Y., Sloan P., Hansen C., Shirley P. Interactive Ray Tracing for Volume Visualization // IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. 1999. -July. — Vol. 5, no. 3. — Pp. 238−250.
  24. Muuss M.J. Towards Real-Time Ray-Tracing of Combinatorial Solid Geometric Models // Proceedings of BRL-CAD Symposium. 1995. — June.
  25. Parker S., Martin W., Sloan P., Shirley P., Smits B., Hansen C. Interactive Ray Tracing // Proceedings of the 1999 Symposium on Interactive 3D graphics. 1999. — April. — Pp. 119−126.
  26. Wald I., Kollig T., Benthin C., Keller A., Slusallek P. Interactive Global Illumination using Fast Ray Tracing // Proceedings of the 13th Eurographics workshop on Rendering. 2002. — Pp. 1524.
  27. Wald I., Benthin C., Dietrich A., Slusallek P. Interactive Ray Tracing on Commodity PC Clusters State of the Art and Practical Applications // Lecture Notes in Computer Science. 2003. — Vol. 2790. — Pp. 499−508.
  28. DeMarle D.E., Parker S.G., Hartner M., Gribble C., Hansen C.D. Distributed Interactive Ray Tracing for Large Volume Visualization // Proceedings of the 2003 IEEE Symposium on Parallel and Large-Data Visualization and Graphics. 2003. — Pp. 87−94.
  29. DeMarle D.E., Gribble C., Boulos S., Parker S. Memory sharing for interactive ray tracing on clusters//Parallel Computing. 2005. — February. — Vol. 31, no. 2.-Pp. 221−242.
  30. Carter J.B., Khandekar D., Kamb L. Distributed shared memory: Where we are and where we should be headed // Proceedings of the Fifth Workshop on Hot Topics in Operating Systems. -1995.-Pp. 119−122.
  31. Bershad B.N., Zekauskas M.J. Shared memory parallel programming with entry consistency for distributed memory multiprocessors: Tech. rep. / Carnegie Mellon University, Pittsburgh. 1991. — CMU-CS-91−170.
  32. Bigler J., Stephens A., Parker S.G. Design for Parallel Interactive Ray Tracing Systems // Proceedings of the IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. 2006. — Pp. 187−196.
  33. Manta Open Source Interactive Ray Tracer. URL: httpV/nantawiki.sci.Utah.edu/manta/index.php/MainPage
  34. Ize T., Brownlee C., Hansen C.D. Real-Time Ray Tracer for Visualizing Massive Models on a Cluster // Proceedings of the 2011 Eurographics Symposium on Parallel Graphics and Visualization. 2011. — Pp. 61−69.
  35. Gunther T., Poliwoda C., Reinhart C., Hesser J., Manner R., Meinzer H.-P., Baur H.-J. VIRIM: A massively parallel processor for real-time volume visualization in medicine // Computers & Graphics. 1995,-Vol. 19, no. 5. — Pp. 705−710.
  36. Knittel G., Straer W. VIZARD: Visualization Accelerator for Realtime Display // Proceedings of the ACM SIGGRAPH/EUROGRAPHICS workshop on Graphics hardware. 1997. — August. -Pp.139−147.
  37. Pster H., Hardenbergh J., Knittel J., Lauer H., Seiler L. The VolumePro Real-Time Ray-casting System // Proceedings of the 26th annual conference on Computer graphics and interactive techniques (SIGGRAPH '99). Pp. 251−260.
  38. Hall D. The AR350: Today’s Ray Trace Rendering Processor // Proceedings of the EUROGRAPHICS/SIGGRAPH workshop on Graphics Hardware Hot 3D Session 1.-2001.
  39. Schmittler J., Wald I., Slusallek P. SaarCOR: a hardware architecture for ray tracing // Proceedings of the ACM SIGGRAPH/EUROGRAPHICS conference on Graphics hardware. -2002. Pp. 27−36.
  40. Woop S., Schmittler J., Slusallek P. RPU: A Programmable Ray Processing Unit for Realtime Ray Tracing // ACM SIGGRAPH 2005 Papers. Pp. 434−444.
  41. Официальный сайт компании Caustic Professional. URL: http //www caustic com
  42. Официальный сайт компании Siliconarts URL: http //www siliconarts com
  43. Abaddon. Chrome Real-time Ray Tracing Demo. Presentation at the Assembly '95 demo party,
  44. Helsinki, Finland, 1995. URL: http //www denoparty net/assemblyl995
  45. Exceed. Heaven seven. Presentation at the Mekka and Symposium demo party, 2000. URL: http //www denoparty net/ms2000
  46. Federation Against Nature. RealStorm Benchmark 2004. URL: http //wuw realstorm com
  47. Wald I., Benthin C., Slusallek P. OpenRT A Flexible and Scalable Rendering Engine for1. teractive 3D Graphics: Tech. rep. / Saarland University 2002. URL: http //graphics eg uni-saarland de/2002/wald02openrt
  48. Wald I., Benthin C., Slusallek P., Wagner M. Interactive rendering with coherent ray tracing // Computer Graphics Forum. 2001. — Vol. 20, no. 3. — Pp. 153−164.
  49. Wald I Realtime Ray Tracing and Interactive Global Illumination: PhD thesis / Saarland University / Computer Graphics Group. 2004.
  50. Reshetov A., Soupikov A., Hurley J. Multi-level ray tracing algorithm // ACM SIGGRAPH 2005 Papers (SIGGRAPH '05)
  51. Wald I., Ize T., Kensler A., Knoll A., Parker S.G. Ray tracing animated scenes using coherent grid traversal // ACM SIGGRAPH 2006 Papers (SIGGRAPH '06). 2006. — July. — Vol. 25, no. 3. -Pp. 485- 493.
  52. Dmitriev K., Havran V., Seidel H.-P. Faster Ray Tracing with SIMD Shaft Culling: Tech. rep. / Max Planck Institute for Computer Science. 2004. -MPI-I-2004−4-006
  53. Kirk D., Arvo J. Improved ray tagging for voxel-based ray tracing // Graphics Gems II (Academic Press, 1991).-Pp. 264−266.
  54. Wachter C., Keller A. Instant Ray Tracing: The Bounding Interval Hierarchy // Rendering Techniques 2006 (Proceedings of 17th Eurographics Symposium on Rendering). 2006. — Pp. 139−149.
  55. Woop S., Marmitt G., Slusallek P. B-KD Trees for Hardware Accelerated Ray Tracing of Dynamic Scenes // Proceedings of the 21st ACM SIGGRAPH/EUROGRAPHICS symposium on Graphics hardware. 2006. — Pp. 67−77.
  56. Zuniga M.R., Uhlmann J.K. Ray queries with wide object isolation and the detree // Journal of Graphics Tools. 2006. — Vol. 11, no. 3. — Pp. 27−45.
  57. Havran V., Herzog R., Seidel H.-P. On Fast Construction of Spatial Hierarchies for Ray Tracing // Proceedings of the 2006 IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. 2006. — September. -Pp. 71−80.
  58. Lauterbach C., Yoon S.-E., Tuft D., and Manocha D. RT-DEFORM: Interactive Ray Tracing of Dynamic Scenes Using BVHs // Proceedings of the 2006 IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. 2006. — Pp. 39−45.
  59. Yoon S.-E., Curtis S., Manocha D. Ray tracing dynamic scenes using selective restructuring // ACM SIGGRAPH 2007 sketches (SIGGRAPH '07). Article 55.
  60. Wald I., Boulos S., Shirley P. Ray tracing deformable scenes using dynamic bounding volume hierarchies // ACM Transactions on Graphics. 2007. — January. — Vol. 26, no. 1. — Article 6.
  61. Ize T., Wald I., Parker S.G. Asynchronous BVH construction for ray tracing dynamic scenes on parallel multi-core architectures // Proceedings of the 7th Eurographics conference on Parallel Graphics and Visualization. 2007. — Pp. 101−108.
  62. Bergen G. Efficient collision detection of complex deformable models using AABB trees // Journal of Graphics Tools. 1997. — April. — Vol. 2, no. 4. — Pp. 1−13.
  63. Schmidl H., Walker N., Lin M. CAB: Fast update of OBB trees for collision detection between articulated bodies // Journal of Graphics Tools. 2004. — Vol. 9, no. 2. — Pp. 1−9.
  64. Wald I., Havran V. On building fast kd-trees for ray tracing, and on doing that in 0(N log N): Tech. rep. / University of Utah / SCI Institute. 2006.
  65. Gunther J., Friedrich H., Wald I., Seidel H.-P., Slusallek P. Ray tracing animated scenes using motion decomposition // Proceedings of Eurographics. 2006. — Pp. 517−525.
  66. Popov S., Gunther J., Seidel H.-P., Slusallek P. Experiences with Streaming Construction of SAH KD-Trees // Proceedings of the 2006 IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. 2006. — Pp. 89−94.
  67. Hunt W., Stoll G., Mark W. Fast kd-tree Construction with an Adaptive Error-Bounded Heuristic // Proceedings of the 2006 IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. 2006. — Pp. 81−88.
  68. Shevtsov M., Soupikov A., Kapustin A. Fast and scalable kd-tree construction for interactively ray tracing dynamic scenes // Computer Graphics Forum. 2007. — Vol. 26, no. 3. — Pp. 395104.
  69. Havran V., Bittner J. On improving kd-trees for ray shooting // Proceedings of WSCG. 2002. -Pp.209−217.
  70. Gunther J., Popov S., Seidel H.-P., Slusallek P. Realtime Ray Tracing on GPU with BVH-based Packet Traversal // Proceedings of the 2007 IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. 2007. -Pp. 113−118.
  71. Wald I. On fast Construction of SAH-based Bounding Volume Hierarchies // Proceedings of the IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. 2007. — Pp. 3340.
  72. Wald I., Ize T., Parker S.G. Fast, Parallel, and Asynchronous Construction of BVHs for Ray Tracing Animated Scenes // Computers and Graphics. 2008. — Vol. 32, no. 1. — Pp. 3−13.
  73. Boulos S., Edwards D., Lacewell J.D., Kniss J., Kautz J., Shirley P., Wald I. Packet-based Whitted and Distribution Ray Tracing // Proceedings of Graphics Interface 2007. Pp. 177−184.
  74. Mansson E., Munkberg J., Akenine-Moller T. Deep Coherent Ray Tracing // Proceedings of the 2007 IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. 2007. — Pp. 79−85.
  75. Benthin C. Realtime Ray Tracing on current CPU Architectures: PhD thesis / Saarland University. -2006.
  76. Bikker J. Arauna Ray Tracer. URL: http://igad.nhtv.nl/~bikker
  77. Overbeck R., Ramamoorthi R., Mark W.R. Large Ray Packets for Real-time Whitted Ray Tracing // Proceedings of the IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. 2008. — Pp. 41−48.
  78. Boulos S., Wald I., Benthin C. Adaptive Ray Packet Reordering // Proceedings of the IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. 2008. — Pp. 131−138.
  79. Purcell T.J., Buck I., Mark W.R., Hanrahan P. Ray Tracing on Programmable Graphics Hardware // ACM Transactions on Graphics (Proceedings of ACM SIGGRAPH 2002). 2002. -Vol. 21, no. 3.-Pp. 703−712.
  80. Purcell T.J., Donner C., Cammarano M., Jensen H.W., Hanrahan P. Photon Mapping on Programmable Graphics Hardware // Proceedings of the ACM SIGGRAPH/EUROGRAPHICS conference on Graphics hardware. 2003. — Pp. 41−50.
  81. Jensen H.W. The Photon Map in Global Illumination: PhD thesis / Technical University of Denmark. 1996.
  82. Cleary J.G. Analysis of an algorithm for finding nearest neighbors in Euclidean space // ACM Transactions on Mathematical Software (TOMS). 1979. — Vol. 5, no. 2. — Pp. 183−192.
  83. Karlsson F., Ljungstedt C.J. Ray tracing fully implemented on programmable graphics hardware: Master’s thesis / Chalmers university of technology. 2004.
  84. Cohen D., Sheffer Z. Proximity Clouds An Acceleration Technique for 3D Grid Traversal // The Visual Computer. — 1994. — Vol. 11, no. 1. — Pp. 27−38.
  85. Ernst M., Vogelgsang C., Greiner G. Stack Implementation on Programmable Graphics Hardware // Proceedings of Vision Modeling and Visualization. 2004.
  86. Foley T., Sugerman J. KD-Tree Acceleration Structures for a GPU Raytracer // Proceedings of the ACM SIGGRAPH/EUROGRAPHICS conference on Graphics hardware. Pp. 15−22.
  87. Thrane N., Simonsen L.O. A Comparison of Acceleration Structures for GPU Assisted Ray Tracing: Master’s thesis / University of Aarhus. 2005.
  88. Adinetz A.V., Berezin S.B. Implementing Classical Ray Tracing on GPU a Case Study of GPU Programming // Proceedings of Graphicon. — 2006.
  89. Carr N.A., Hoberock J., Crane K., Hart J.C. Fast GPU Ray Tracing of Dynamic Meshes using Geometry Images // Proceedings of Graphics Interface 2006. Pp. 203−209.
  90. Horn D.R., Sugerman J., Houston M., Hanrahan P. Interactive k-d tree GPU raytracing // Proceedings of the 2007 symposium on Interactive 3D graphics and games. Pp. 167−174.
  91. Popov S., Gunther J., Seidel H.-P., Slusallek P. Stackless KD-Tree Traversal for High Performance GPU Ray Tracing // Computer Graphics Forum. 2007. — Vol. 26, no. 3. — Pp. 415 424.
  92. Havran V., Bittner J., Zara J. Ray tracing with rope trees // Proceedings of Spring Conference on Computer Graphics. 1998. — Pp. 130−140.
  93. NVIDIA: The CUDA Homepage. URL: http-.//developer.nvidia. con/cuda
  94. Zhou K., Hou Q., Wang R., Guo B. Real-time KD-tree construction on graphics hardware // ACM Transactions on Graphics. 2008. — December. — Vol. 27, no. 5. — Article 126.
  95. Havran V. Heuristic Ray Shooting Algorithms: PhD thesis / Czech Technical University in Prague.-2001.
  96. Aila T., Laine S. Understanding the Efficiency of Ray Traversal on GPUs // Proceedings of the Conference on High Performance Graphics. 2009. — Pp. 145−149.
  97. Garanzha K. Loop C. Fast Ray Sorting and Breadth-First Packet Traversal for GPU Ray Tracing // Computer Graphics Forum. 2010. — Vol. 29, no. 2. — Pp. 289−298.
  98. Aila T., Laine S., Karras T. Understanding the Efficiency of Ray Traversal on GPUs Kepler and Fermi Addendum: Tech. rep. / NVIDIA. — 2012.-NVR-2012−02
  99. Danilewski P., Popov S., Slusallek P. Binned SAH KD-Tree Construction on a GPU // Saarland University.-2010.-Pp. 1−15.
  100. Wu Z., Zhao F., Liu X. SAH KD-Tree Construction on GPU // Proceedings of the ACM SIGGRAPH Symposium on High Performance Graphics. 2011. — Pp. 71−78.
  101. Choi B., Komuravelli R., Lu V., Sung H., Bocchino R.L., Adve S.V., Hart J.C. Parallel SAH k-D tree construction // Proceedings of the Conference on High Performance Graphics. 2010. — Pp. 77−86.
  102. Lauterbach C., Garland M., Sengupta S., Luebke D., Manocha D. Fast BVH Construction on GPUs // Computer Graphics Forum. 2009. — Vol. 28, no. 2. — Pp. 375−384.
  103. Satish N., Harris M., Garland M. Designing efficient sorting algorithms for manycore GPUs // Proceedings of the IEEE International Symposium on Parallel&Distributed Processing. 2009. -Pp. 1−10.
  104. Pantaleoni J., Luebke D. HLBVH: hierarchical LBVH construction for real-time ray tracing of dynamic geometry // Proceedings of the Conference on High Performance Graphics. 2010. — Pp. 87−95.
  105. Garanzha K., Premoze S., Bely A., Galaktionov V. Grid-based SAH BVH construction on a GPU // The Visual Computer. 2011. — June.- Vol. 27, no. 6−8. — Pp. 697−706.
  106. Stich M., Friedrich H., Dietrich A. Spatial splits in bounding volume hierarchies // Proceedings of the Conference on High Performance Graphics. 2009. — Pp. 7−13.
  107. Kalojanov J., Slusallek P. A Parallel Algorithm for Construction of Uniform Grids // Proceedings of the Conference on High Performance Graphics. 2009. — Pp. 23−28.
  108. Ivson P., Duarte L., Celes W. Gpu-accelerated uniform grid construction for ray tracing dynamic scenes: Tech. rep. / PontifHcia Universidade Catolica do Rio de Janeiro / Departamento de Informatica. 2009. — June.
  109. Kalojanov J., Billeter M., Slusallek P. Two-Level Grids for Ray Tracing on GPUs // Computer Graphics Forum. 2011. — Vol. 30, no. 2. — Pp. 307−314.
  110. Jevans D., Wyvill, B. Adaptive voxel subdivision for ray tracing // Proceedings of Graphics Interface 1989.-Pp. 164−172.
  111. Ritschel T., Dachsbacher C., Grosch T., Kautz J. The State of the Art in Interactive Global Illumination // Computer Graphics Forum. 2012. — February. — Vol. 31, no. 1. — Pp. 160−188.
  112. Aila T., Karras T. Architecture considerations for tracing incoherent rays // Proceedings of the Conference on High Performance Graphics. 2010. — Pp. 113−122.
  113. Novak J., Havran V., Dachsbacher C. Path Regeneration for Interactive Path Tracing // Proceedings of EUROGRAPHICS (Short Papers). 2010. — Pp. 61−64.
  114. Wald I. Active Thread Compaction for GPU Path Tracing // Proceedings of the ACM SIGGRAPH Symposium on High Performance Graphics. 2011. — Pp. 51−58.
  115. Antwerpen D.V. Improving SIMD Efficiency for Parallel Monte Carlo Light Transport on the GPU // Proceedings of the ACM SIGGRAPH Symposium on High Performance Graphics. -2011.-Pp. 41−50.
  116. Antwerpen D. V. Recursive MIS Computation for Streaming BDPT on the GPU: Tech. rep. / Delft University of Technology. 2011. — September.
  117. Garanzha K., Bely A., Premoze S., Galaktionov V. Out-of-core GPU ray tracing of complex scenes // ACM SIGGRAPH 2011 Talks. 2011. — Article 21.
  118. Система визуализации NVIDIA iRay. URL: bttp://www.irayrender.com
  119. Официальный сайт компании RandomControl. URL: http://www.randomcontrol.com
  120. Система визуализации FurryBall. URL: http://furryball.aaa-studio.eu
  121. Система визуализации Indigo Renderer. URL: http .-//www. indigorenderer. com
  122. Система визуализации Maxwell Render. URL: http.-//www.maxwell render.com
  123. Официальный сайт компании Chaos Group. URL: http://www.chaosgroup.com
  124. Система визуализации NVIDIA mental ray. URL: http-//uuu.nvidia-arc.com
  125. Система визуализации Octane Render. URL: httpV/render.otoy. com
  126. Система визуализации LuxRender. URL: http://uuw.luxrender. net
  127. Система визуализации Cycles Render (компонента системы Blender). URL: http- //ши .blender .org
  128. Veach E. Robust Monte Carlo Methods for Light Transport Simulation: PhD thesis / Stanford University. 1997. — December.
  129. Antwerpen D.V. A Survey of Importance Sampling Applications in Unbiased Physically Based Rendering (2011). URL: http://graphics. tudelft. nl/~dietger/survey.pdf
  130. Nicodemus F.E., Richmond J.C., Hsia J.J., Ginsberg I.W., Limperis T. Geometrical considerations and nomenclature for reflectance // Radiometry. 1992. — Pp. 94−145.
  131. Samet H. Foundations of Multidimensional and Metric Data Structures. Morgan Kaufmann, San Francisco, 2006.
  132. Gaede V., Gunther O. Multidimensional access methods // ACM Computing Surveys. 1998. -June. — Vol. 30, no. 2.-Pp. 170−231.
  133. Goldsmith J., Salmon J. Automatic creation of object hierarchies for ray tracing // IEEE Computer Graphics and Applications. 1987. — May. — Vol. 7, no. 5. — Pp. 4−20.
  134. MacDonald J.D., Booth K.S. Heuristics for ray tracing using space subdivision // The Visual Computer. 1990. — Vol. 6, no. 3. — Pp. 153−166.
  135. Subramanian K. R. A Search Structure based on kd-Trees for Efficient Ray Tracing: PhD thesis / University of Texas at Austin. 1990.
  136. Wald I. Fast Construction of SAH BVHs on the Intel Many Integrated Core (MIC) Architecture // IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. 2012. — January. — Vol. 18, no. 1. — Pp. 47−57.
  137. Harris M. Optimizing Parallel Reduction in CUDA. URL: http://wuu.uni-graz.at/~haasegu/Lectures/GPUCUDA/Lit/reduction.pdf
  138. Satish N., Harris M., Garland M. Designing efficient sorting algorithms for manycore GPUs // Proceedings of the 2009 IEEE International Symposium on Parallel&Distributed Processing. -2009.-Pp. 1−10.
  139. Harris M., Sengupta S., Owens J.D. Parallel prefix sum (scan) with CUDA // GPU Gems 3. -2007. August. — Chapter 39.141. Проект OpenSG. URL: http://wwu.opensg.org
  140. Проект OpenSceneGraph. URL: http://uuu.openscenegraph.org/projects/osg
  141. Heckbert P. S. Adaptive radiosity textures for bidirectional ray tracing // Proceedings of the 17th annual conference on Computer graphics and interactive techniques (SIGGRAPH '90). 1990. -August. — Vol. 24, no. 4. — Pp. 145−154.
  142. Pharr M., Humphreys G. Physically Based Rendering, Second Edition: From Theory to Implementation. Morgan Kaufmann Publishers Inc., San Francisco, CA, USA, 2010. — ISBN 123 750 792 9 780 123 750 792.
  143. Oren M., Nayar S.K. Generalization of Lambert’s reflectance model // Proceedings of the 21st annual conference on Computer graphics and interactive techniques (SIGGRAPH '94). 1994. -Pp. 239−246.
  144. Walter B. Notes on the Ward В RDF: Tech. rep. / Cornell University. 2005. — April. — PCG-05−06. URL: http. Z/шы.graphics. Cornell. edu/~bjw/uardnotes.pdf
  145. Georgiev I., Krivanek J., Slusallek P. Bidirectional light transport with vertex merging // SIGGRAPH Asia 2011 Sketches (SA '11). 2011. — Article 27.
  146. А.Г., Галактионов В. А., Дмитриев К. А., Копылов Э. А. Двунаправленная трассировка лучей для интегрирования освещенности методом квази- Монте Карло // Программирование. 2004. — № 5. — С. 25−34.
  147. А. Задачи синтеза фотореалистичных изображений // Сетевой журнал
  148. Компьютерная графика и мультимедиа". 2008. — № 6(1). URL: http //сдт.conputergraphics.ru/issues/issuel6/rendertasks
  149. А. Игнатенко А. Методы Монте-Карло и быстрой излучательности для интерактивной визуализации глобального освещения // Сетевой журнал «Компьютернаяграфика и мультимедиа». 2004. — № 2(3). URL: http://cgm. conputergraphics. ru/content/vieu/64
  150. В., Игнатенко А. Интерактивная трассировка лучей и фотонные карты на GPU // Труды конференции GraphiCon'2009. 2009. — С. 255−262.
  151. Frolov V., Vostryakov К., Kharlamov A., Galaktionov V. Irradiance cache for a GPU ray tracer // Proceedings of 22-th International Conference on Computer Graphics and Vision. 2012. — Pp. 39—44.
  152. П.С., Никулин Е. А. Ускорение вычислений форм-факторов при расчете освещенности сцены методом излучательности // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. 2012. — Вып. 3(1). — С. 184−188.
  153. Д.К., Сопин Д. С., Турлапов В. Е. Упрощенный метод фотонных карт для визуализации каустик в реальном времени // Программирование. 2011. — № 5. — С. 3−12. -ISSN 0132−3474.
  154. Д.К., Турлапов В. Е. Моделирование каустик в реальном времени на основе комбинированных возможностей OpenCL и шейдеров // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. -2011. Вып. 3(2). — С. 180−186.
  155. Д.К., Сопин Д. П., Ульянов Д. Я., Турлапов В. Е. Построение SAH BVH деревьев для трассировки лучей с использованием графических процессоров // Научно-технический журнал «Приборостроение». 2011. — Вып. 10. — С. 92−94.
  156. 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. — Вып. 5(2). — С. 251−259.
  157. Д.К., Турлапов В. Е. Вычисления общего назначения на графических процессорах с использованием шейдерных языков // Труды международной научнойконференции «Параллельные вычислительные технологии». Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2009. — С. 40-^7.
  158. Д., Трушанин В., Турлапов В. Интерактивная трассировка лучей на графическом процессоре // Труды 19-ой международной конференции по компьютерной графике и зрению (GraphiCon'2009). M.: Изд-во МГУ, 2009. — С. 263−267.
  159. Д., Удалова Т., Турлапов В. Интерактивная трассировка лучей на графическом процессоре // Труды 19-ой международной конференции по компьютерной графике и зрению (GraphiCon'2009). M.: Изд-во МГУ, 2009. — С. 392−394.
  160. Д., Сопин Д., Турлапов В. Моделирование каустик в реальном времени // Труды 20-ой международной конференции по компьютерной графике и зрению (GraphiCon'2010). СПб: Изд-во СПбГУ ИТМО, 2010. — С. 253−256.
  161. Sopin D., Bogolepov D., Ulyanov D. Real-time SAH BVH construction for ray tracing dynamic scenes // Proc. of the 21th International Conference on Computer Graphics and Vision «GraphiCon'2011». Moscow, 2011. — Pp. 74−78.
  162. Д., Бугаев И., Сопин Д., Ульянов Д., Турлапов В. Высококачественная объемная визуализации в реальном времени // Труды 22-ой международной конференции по компьютерной графике и зрению (GraphiCon'2012). M.: МАКС Пресс, 2012. — С. 169−174.
  163. Д., Сопин Д., Ульянов Д., Турлапов В. Система интерактивного расчета глобального освещения для гибридных сцен // Труды 22-ой международной конференциипо компьютерной графике и зрению (СгарЫСоп'2012). М.: МАКС Пресс, 2012. — С. 227 233.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!