VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Рендеринг – это трудоемкий вычислительный процесс, используемый для придания 3d изображению реалистичный вид путем искусственного введения дополнительных источников освещения, учета неоднократного отражения, преломления и д.р.

В настоящее время рендеринг изображений получил широкое применение в построении архитектурных и иных композиций. При этом существует ряд программ, автоматизирующих в той или иной мере этот процесс. Программы имеют различия по алгоритму расчета и его результатов. Например, тенденциозный (biased) рендер [1] рассчитывает сначала отдельные фрагменты картинки, например, свет от созданных источников с заданной интенсивностью. А затем проводит расчет, складывая все компоненты воедино.

Беспристрастный (unbiased) рендер [2] первоначально выводит изображение целиком, а затем, постепенно улучшает его качество. Очевидные преимущества рендеров этого вида в том, что процесс можно по желанию пользователя остановить в любое время, если качество изображения признается достаточно удовлетворительным.

Обычно в качестве графического средства построения исходных 3d моделей используют программное средство Autodesk 3d max. т.к. программа 3d max имеет достаточно широкий набор функций, для настройки под практически любые нужды пользователя.

В качестве рендера наиболее распространение получил встроенный NVIDIA Iray,который выполняет рендеринг на графической карте и процессоре одновременно. Это вселяет надежду на то, что с помощью многоядерных GPU можно будет существенно сократить время рендеринга. Особенностью системы Iray является и то, что в ней нет настроек, позволяющих задавать такую продолжительность решения задачи, которая обеспечивала бы требуемое качество получаемого изображения. Поэтому в стремлении получить как можно более высокое качество изображений пользователю приходится задавать неоправданно длительный период рендеринга или наоборот, не использовать еще имеющиеся возможности процесса. На рис.1 продемонстрирован результат 5 минутного улучшения качество изображений. Некоторые пользователи запускают процесс рендеринга на длительное время – часы или даже сутки.

Рис. 1 – Рендеринг одного и того же объекта с течением времени

В данной работе предлагается непрерывно отслеживать эффект от получаемого в процессе рендеринга изображения на каждой итерации. Для этого выбираются два последующих изображения (может быть не соседних) и вычисляется попиксельно величины абсолютных пиксельных изменений интенсивностей. Далее определяется величина Q- обобщенное различие двух изображений. Процесс рендеринга приостанавливается, если указанное различие становится меньше заданной пользователем величины.

Рис.2 – Последовательность итераций процесса рендеринга

=

=

где – номер захвата изображений, – номер пикселя в области Ω выделенной на экране для оценки качества, – множество пикселей в области Ω, –изменение интенсивностей свечения точки в итерации относительно итерации ,

– максимальное значение на всем множестве в итерации .

После вычисления выполняется сравнение

(1)

где допускаемый пользователем уровень сходимости процесса рендеринга.

При выполнении условий (1) процесс рендеринга завершается В противном случае –продолжается.

Рис.3 – Пример рендеринга сцены: слева –объект, полученный средствами 3d max, справа –рендеринг данной сцены, учитывающий освещенность и фактуру материалов

На рис.3 приведен пример выполнения рендеринга объекта за 94 итераций в течении 11’22”. Как видно из рисунка, получено достаточно реалистичное изображение детали.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] James Arvo, Marcos Fajardo, Pat Hanrahan, Henrik Wann Jensen, Don Mitchell, Matt Pharr, Peter Shirley. "State of the Art in Monte Carlo Ray Tracing for Realistic Image Synthesis". SIGGRAPH 2001 Courses.

[2] Дэвид Клайн, Джастин Талбот, Parris Эгберт. "Энергия Перераспределение трассировка пути" . Университет Бригама Янга . Источник 14 августа 2011 .

[3] Воронцов А.Л. Технологические задачи теории пластичности. В 3-х т.- М.: Машиностроение, 2006.- 474 с.

[4] Алексей Л. : Mental Ray/Iray. Мастерство визуализации в Autodesk 3ds Max - ДМК Пресс, 2012

Код для цитирования: Скопировать