Slovenčina | English

Interaktívne Globálne Osvetlenie v Zmiešanej Realite

Fotorealistický rendering je dôležitý problém v oblasti počítačovej grafiky. Cieľom fotorealistického renderingu je generovať obrázky nerozoznateľné od reality. Fotorealistický rendering v zmiešanej realite je o niečo zložitejší problém, pretože je nutné dosiahnuť koherenciu medzi virtuálnymi a reálnymi objektami. Hlavnú rolu tu zohráva vizuálna koherencia. Pre jej dosiahnutie je nutné vypočítať globálne osvetlenie ktoré obsahuje interakciu svetla medzi reálnymi a virtuálnymi objektami. Presná interakcia svela poskytuje precíznu informáciu o priestorovej pozícii, rádiometrických vlastnostiach a geometrických detailoch daných virtuálnych objektov. Ak chceme vypočítať presnú interakciu svetla medzi objektami, je nutné zobrať do úvahy globálne osvetlenie. Avšak algoritmy pre výpočet globálneho osvetlenia vo vysokej kvalite doteraz nebolo možné použiť v reálnom čase kvôli ich vysokej výpočtovej náročnosti. Globálne osvetlenie v zmiešanej realite môže byť prospešné v mnohých oblastiach vrátane automobilového alebo architektonického dizajnu, zdravotnej terapie, rehabilitácie, operačných zákrokov, vzdelávania, produkcie filmov a iných.

Táto PhD práca predstavuje riešenie problému vizuálnej koherencie v zmiešanej realite, ktoré adaptuje fyzikálne založené renderovacie algoritmy a prináša novú GPU implementáciu týchto algoritmov. Navrhnuté renderovacie algoritmy vypočítajú dve riešenia globálneho osvetlenia, potrebné pre rendering v zmiešanej realite, v jednom kroku pomocou nového jednokrokového algoritmu diferenciálneho renderingu. Renderovacie algoritmy, prezentované v tejto PhD práci, sú založené na GPU ray tracingu, ktorý poskytuje výsledky vo vysokej kvalite. Vytvorený renderovací a kompozičný systém simuluje rôzne vizuálne efekty, vrátane hĺbky ostrosti, tieňov, spekulárnej a difúznej globálnej iluminácie, reflekcií a refrakcií. Navyše je v tejto práci prezentovaných niekoľko vylepšení existujúcich renderovacích algoritmov. Tieto vylepšenia umožňujú rýchly a presný výpočet prenosu svetla v zmiešanej realite.

Metódy, predstavené v tejto PhD práci, sú porovnané s inými metódami pre interaktívny výpočet globálnej iluminácie v zmiešanej realite. Výsledky ukazujú že naše algoritmy poskytujú vyššiu kvalitu výsledného obrazu ako ostatné metódy. PhD práca taktiež zahŕňa perceptuálnu štúdiu predstavených algoritmov a ich vplyvu na ľudské vnímanie. Táto štúdia vyhodnocuje vplyv renderovacích algoritmov na vnem vizuálneho realizmu a prítomnosti virtuálnych objektov v reálnom priestore. Naše výsledky naznačujú že globálne osvetlenie má pozitívny vplyv na vnímaný realizmus a prítomnosť virtuálnych objektov. Renderovacie algoritmy, predstavené v tejto PhD práci, môžu byť prospešné pre budúce aplikácie zmiešanej reality.