|
|
Rendering Planetary Atmospheres in Real-Time
Elek, Oskár ; Kmoch, Petr (vedoucí práce) ; Maršálek, Lukáš (oponent)
V oblasti fotorealistického vykreslování fyzikálních jevů hraje renderování atmosférického rozptylu světla velice důležitou roli. Vykreslování oblohy a atmosféry obecně je nezbytné pro většinu her, různých simulátorů, virtuálních světů či dokonce i animovaných filmů. Je to sice velice těžká úloha, ale díky rozvoji specializovaného počítačového hardware je dnes již zvládnutelná. V mé bakalářské práci představuji přesnou a zároveň rychlou metodu pro zobrazování planetárních atmosfér. Toho je dosaženo předpočítáním složitých rovnic primárního rozptylu světla do série vyhledávacích tabulek. Správná barva atmosféry je z nich poté vyzdvižena ve fragment shaderu. Prezentovaná metoda je implementována v počítačovém programu, který je schopen vykreslovat realistickou atmosféru rychlostí několika set snímků za sekundu.
|
|
|
Physically-based Cloud Rendering on GPU
Elek, Oskár ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Křivánek, Jaroslav (oponent)
Optická simulace participujících medií je zajímavý a taky důležitý problém, který ale nemá žádné jednoduché řešení. Mezi participujícími médii lze navíc oblaky, díky jejich pro simulaci složitým vlastnostem, chápat jako obzvláště náročný případ. Cílem této práce je navrhnout řešení tohoto problému a to navíc takové, které by tuto simulaci provádělo interaktivně. Hlavními kritérii při navrhnování teto metody byly její fyzikální věrnost a maximální využití některých výhodných vlastností oblaků, které by nám pomohly vyvážit jejich složitou podstatu. Ve výsledku je námi navrhovaná metoda postavená na algoritmu fotonových map, kterou ale zásadním způsobem modifikujeme tak, aby bylo dosáhnuto její interaktivity a časové koherence. Tomuto napomáhá i fakt, že jsme se při návrhu snažili, aby naši techniku bylo možné implementovat na součastných GPU, jejichž masivně paralelní výpočetní výkon jsme chtěli využít. Prototyp naší metody jsme implementovali v aplikaci, která je schopná interaktivně vykreslovat (zatím pouze) jeden oblak. Naše diskuze se tedy především zabývá tím, jak tento prototyp naší metody zlepšit natolik, aby jej bylo možné použít v různých praktických aplikacích v průmyslu.
|
|
|
Real Time Visualization of Chaotic Functions
Teichmann, Antonín ; Elek, Oskár (vedoucí práce) ; Wilkie, Alexander (oponent)
Fraktály patřı́ mezi fundamentálnı́ přı́rodnı́ struktury, které fascinovaly odbornou veřejnost po mnoho let. K lepšı́mu pochopenı́ fraktálů mohou být použity vizualizačnı́ metody. Tato práce se zaměřuje na zobrazovánı́ fraktálů podobných Mandelbrototově množině a Newtonovu fraktálu v reálném čase. Detailnı́ prozkoumávánı́ těchto fraktálů je komplikované, vzhledem k jejich rekurzivnosti, která způsobuje, že jejich zobrazovánı́ je výpočetně náročné. Existujı́cı́ řešenı́ nepracujı́ v reálném čase nebo majı́ přı́liš nı́zkou vizuálnı́ kvalitu. Klademe si za cı́l toto změnit a umožnit zobrazovánı́ ve vysoké kva- litě v reálném čase. Během analýzy problému zobecnı́me fraktály na cha- otické funkce. K dosaženı́ vysoké kvality s nı́zkou režiı́ představujeme me- todu adaptivnı́ho super-samplovánı́ chaotických funkcı́. Pro dosaženı́ výkonu v reálném čase představujeme, jak využı́t recyklaci samplů, techniku foveated rendering a dalšı́ techniky. Naimplementovali jsme paralelnı́ vysoko-kvalitnı́ render, který běžı́ v reálném čase, na GPU, a produkuje vizuálně atraktivnı́ náhledy daného fraktálu. Náš program dovede zobrazovat libovolnou chao- tickou funkci. Tı́mto otevı́ráme široké veřejnosti svět vizualizace chaotických...
|
|
|
Efficient GPU path tracing in solid volumetric media
Forti, Federico ; Elek, Oskár (vedoucí práce) ; Goel, Anisha (oponent)
Realistic Image synthesis, usually, requires long computations and the simulation of the light interacting with a virtual scene. One of the most computationally intensive simulation in this area is the visualization of solid participating media. This media can describe many different types of object with the same physical parameters (e.g. marble, air, fire, skin, wax ...). Simulating the light interacting with it requires the computation of many independent photons interactions inside the medium. However, those interactions can be computed in parallel, using the power of modern Graphic Processor Unit, or GPU, computing. This work present an overview over different methodologies, that can affect the performance of this type of simulations on the GPU. Different existing ideas are analyzed, compared and modified with the scope of speeding up the computation respect to the classic CPU implementation. 1
|
|
|
Image Denoising Using Weighted Local Regression
Šťasta, Jakub ; Křivánek, Jaroslav (vedoucí práce) ; Elek, Oskár (oponent)
Problém věrohodné simulace přenosu světla pomocí metody Monte Carlo může být velmi náročný. Konkrétně scény se složitými světelnými efekty nebo komplexními materiály můžou způsobovat pomalou konvergenci scény a vyžadují mnoho výpočetního času. Z toho důvodu se odšumovací algorithmy staly populárními. V této práci nejprve podáme přehled již známých přístupů k odšumování a adaptivnímu renderování. Dále implementujeme jeden ze slibných algoritmů od Moona a kol. [2014] v Corona Standalone Rendereru, zhodnotíme jeho výkon, jeho slabé i silné stránky, na 14 testovacích scénách. Ty obsahují pro odšumování a pro konvergenci složité efekty jako: subpixelovou geometrii, opticky aktivní média, extrémní hloubkové rozostření, rozostření pohybem a jiné. Navrhujeme vylepšení algoritmu, které vedou k jeho větší robustnosti a stabilitě. Dále ukazujeme, že je možné použít váženou lineární regresi k odšumování jen za použití procesoru. Ale i po našich vylepšeních, algoritmus stále není konzistentní, tj. že dochází k nechtěnému rozmázávání, případně rozmazává nedostatečně.
|
|
|
Real-Time Light Transport in Analytically Integrable Participating Media
Iser, Tomáš ; Elek, Oskár (vedoucí práce) ; Horáček, Jan (oponent)
Zaměřením práce je vykreslování scén v reálném čase v opticky aktivních mé- diích, např. v mlze. Tato média významně ovlivňují vzhled vykreslované scény. Jedná se tedy o důležitý problém, jehož fyzikálně přesné řešení však vyžaduje výpočetně náročnou simulaci velkého množství interakcí mezi světlem a části- cemi média, zejména při simulování vícenásobných rozptylů. Stávající přístupy pro výpočty v reálném čase jsou většinou založené na empirických metodách, si- mulují jen jednou rozptýlené světlo nebo uvažují pouze homogenní média. Tato práce stručně přibližuje tyto přístupy a následně představuje zdokonalenou me- todu pro simulaci vícenásobných rozptylů v reálném čase v kvazi-heterogenních médiích. K tomuto účelu využívá analyticky integrovatelné funkce hustoty a efek- tivní filtrování v MIP mapách s technikami pro minimalizaci nedílných vizuálních nepřesností. Řešení bylo implementováno a vyhodnoceno v kombinované CPU / GPU aplikaci. Výsledná vysoce paralelní metoda dosahuje dobré vizuální věrnosti a dokáže zpracovat jeden snímek za pouhých několik milisekund.
|
|
|
GPU Acceleration of Advanced Image Denoising
Honzátko, David ; Kruliš, Martin (vedoucí práce) ; Elek, Oskár (oponent)
BM3D (Block-Matching and 3D Filtering) je jedna z nejlepších metod na odšumování obrázků. Efektivní implementace této metody jsou existují, nicméně jsou časově náročné. Na běžných stolních počítačích může odšumění obrázků s vysokým rozlišením trvat i několik minut. Hlavním cílem této práce je navrhnout implementaci metody BM3D, která bude využívat surové výpočetní síly GPU. GPU nabízí mnohem více výpočetních jader než CPU, nicméně, kvůli specifickému výpočetnímu a paměťovému modelu, algoritmy pro GPU se od algoritmů pro CPU velmi liší. Proto tato práce prezentuje jak základní aspekty programování pro GPU, tak BM3D metodu jako takovou. Navržená implementace je pak experimentálně zhodnocena oproti těm současným. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Physically-based Cloud Rendering on GPU
Elek, Oskár ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Křivánek, Jaroslav (oponent)
Optická simulace participujících medií je zajímavý a taky důležitý problém, který ale nemá žádné jednoduché řešení. Mezi participujícími médii lze navíc oblaky, díky jejich pro simulaci složitým vlastnostem, chápat jako obzvláště náročný případ. Cílem této práce je navrhnout řešení tohoto problému a to navíc takové, které by tuto simulaci provádělo interaktivně. Hlavními kritérii při navrhnování teto metody byly její fyzikální věrnost a maximální využití některých výhodných vlastností oblaků, které by nám pomohly vyvážit jejich složitou podstatu. Ve výsledku je námi navrhovaná metoda postavená na algoritmu fotonových map, kterou ale zásadním způsobem modifikujeme tak, aby bylo dosáhnuto její interaktivity a časové koherence. Tomuto napomáhá i fakt, že jsme se při návrhu snažili, aby naši techniku bylo možné implementovat na součastných GPU, jejichž masivně paralelní výpočetní výkon jsme chtěli využít. Prototyp naší metody jsme implementovali v aplikaci, která je schopná interaktivně vykreslovat (zatím pouze) jeden oblak. Naše diskuze se tedy především zabývá tím, jak tento prototyp naší metody zlepšit natolik, aby jej bylo možné použít v různých praktických aplikacích v průmyslu.
|
|
|
Rendering Planetary Atmospheres in Real-Time
Elek, Oskár ; Maršálek, Lukáš (oponent) ; Kmoch, Petr (vedoucí práce)
V oblasti fotorealistického vykreslování fyzikálních jevů hraje renderování atmosférického rozptylu světla velice důležitou roli. Vykreslování oblohy a atmosféry obecně je nezbytné pro většinu her, různých simulátorů, virtuálních světů či dokonce i animovaných filmů. Je to sice velice těžká úloha, ale díky rozvoji specializovaného počítačového hardware je dnes již zvládnutelná. V mé bakalářské práci představuji přesnou a zároveň rychlou metodu pro zobrazování planetárních atmosfér. Toho je dosaženo předpočítáním složitých rovnic primárního rozptylu světla do série vyhledávacích tabulek. Správná barva atmosféry je z nich poté vyzdvižena ve fragment shaderu. Prezentovaná metoda je implementována v počítačovém programu, který je schopen vykreslovat realistickou atmosféru rychlostí několika set snímků za sekundu.
|
host ::
RSS.