Методи та апаратні засоби нанесення текстур для синтезу зображень зворотним трасуванням у системах візуалізації (стр. 5 )

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі отримані рішення таких наукових завдань, як розробка методів та апаратних засобів нанесення текстур при синтезі зображень зворотним трасуванням. Використання таких спецпроцесорів дозволить значно збільшити реалістичність синтезованих зображень і виконувати синтез у реальному масштабі часу, що важливо при проектуванні систем візуалізації тренажерів транспортних засобів. Аналіз проведених у роботі досліджень дозволяє зробити такі висновки:

1. Вперше запропоновано метод анізотропної фільтрації в площині текстури для синтезу зображення зворотним трасуванням. Запропонований метод фільтрації дозволяє усунути аліасинг при нанесенні текстур і при цьому не вимагає додатково трасуємих променів, за рахунок того, що фільтрація виконується в площині текстури. Доведено, що запропонований метод усунення аліасинга може бути застосований для різних форм фільтрів. Результати моделювання в одномірному й двовимірному випадку довели ефективність запропонованого метода.

2. Запропоновані методи упаковки векторних простих нерівномірних текстур та векторних текстур з довільними лініями розділу, які забезпечують компактність подання в пам’яті; зберігають таку особливість векторного подання, як висока роздільна здатність; дозволяють швидко відображати текстури без перекладу їх у растрову форму, з одночасним усуненням аліасинга. Застосування композиційних текстур дозволяє гнучко комбінувати векторні й растрові текстури.

3. Запропоновано метод швидких обчислень зваженого кольору проекції пікселя для задач анізотропної фільтрації текстур. Для цього у препроцесорному часі виконується значна кількість складних обчислень щодо розрахунку зваженого на відповідну вагову функцію кольору. Далі у запропонованому методі виконується обчислення інтегрального кольору проекції пікселя із проходом по дереву упакованих текстур без розпакування до растрової форми подання. Застосування методу дозволяє зменшити обчислювальні витрати при нанесенні текстур з одночасним усуненням аліасинга у реальному часі.

4. Запропоновані високопродуктивні методи розрахунку зваженого кольору фрагмента із проходом по повному й неповному кватернарному дереву. Запропоновані методи дозволяють розраховувати зважений колір фрагмента із проходом по дереву текстур у запропонованому форматі без розпакування до растрової форми подання в реальному часі. Розрахунок зважених кольорів фрагментів проекції пікселя дозволяє обчислити інтегральний колір проекції пікселя. Розрахунок інтегрального кольору проекції пікселя дозволяє усунути ефект аліасинга при нанесенні текстур на 3D об’єкти зворотним трасуванням.

5. Одержав подальший розвиток метод адаптивного трасування променів для задач усунення крайового аліасинга. Метод використовує запропонований критерій вибору кількості рівнів розбивки, що враховує кутову роздільну здатність ока людини та роздільну здатність пристрою відображення. Використання методу також дозволяє зменшити обчислювальні витрати при синтезі зображень методом зворотного трасування за рахунок зменшення кількості променів, що додатково трасуються, за рахунок їх формування лише на межі текстурованої поверхні об’єкта.

6. На основі методів, запропонованих у роботі, розроблена структура спецпроцесору нанесення текстур з усуненням аліасинга, що включає в себе спецпроцесор аналізу розташування класифікаційних квадратів щодо трикутника проекції пікселя й підсистему вибірки значень зважених кольорів класифікаційних квадратів із пам’яті текстур. Окремі блоки цієї структурної схеми деталізовані до рівня функціональних схем. Проведено імітаційне моделювання. Показано, що запропонована архітектура може бути реалізована на базі технології сучасних програмованих логічних інтегральних схем.

7. Практичне значення результатів дисертаційної роботи підтверджено актами впровадження у НЦУВКЗ м. Євпаторія (акт впровадження від 13.12.09) та каф. ЕОМ ХНУРЕ (акт впровадження від 05.12.10).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Гусятин  расчета цвета проекции пикселя в задачах нанесения текстур, представленных неполным кватернарным деревом / , , // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – Х.: “ХАІ”. –2008.– С. 59-62.

2. Гусятин  взвешенного цвета проекции пикселя с проходом по полному кватернарному дереву текстур /, , // Информационные технологии и компьютерная инженерия. – Вінниця: ВНТУ. – 2008. – C. 57-60.

3. Гусятин  фильтрации текстур для синтеза изображений обратным трассированием лучей. Одномерный случай/ , , // Радиоэлектроника. Информатика. Управлениею. – Запорожье: ЗНТУ. – 2009. – C. 10-15.

4. Гусятин  быстрых вычислений для задачи анизотропной фильтрации при синтезе изображений обратным трассированием/ , , // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – Хм.:ХНУ. – 2010. – №1. – С. 128-137.

5. Волк эффективности распараллеливания вычислительных задач в локальных компьютерных сетях / , // АСУ и приборы автоматики. – 2004. – № 000. – С. 149-154.

6. Гусятин  векторных текстур в задачах синтеза изображений для систем визуализации/ , , // Вісник НТУ "ХПІ" "Інформатика і моделювання". – 2005. – № 56. – С. 9-16.

7. Гусятин  алиасинга при нанесении текстуры на 3D объекты в методе обратного трассирования/ , , // Вісник НТУ "ХПІ" "Інформатика і моделювання".–2007.–C.36-43.

8. Гусятин  анизотропной фильтрации текстур при синтезе изображений обратным трассированием / , , // Информатика, кибернетика и вычислительная техника (ИКВТ-2009). Выпуск 10 (153). – Донецк: ДонНТУ. – 2009. – C. 64-69.

9. Гусятин устранения краевого алиасинга при синтезе изображений обратным трассированием / , , // Системи обробки інформації.– Х.: ХУПС. – 2010. – № 2(83). – С. 71-74.

10. Волк эффективности распараллеливания вычислительных задач в локальных компьютерных сетях / , // 8-й международный молодежный форум «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке». – Харьков, 2004. – С. 280.

11. Гусятин  нанесения текстур с одновременным устранением алиайзинга / , , // Проблеми інформатики і моделювання: Матеріали П’ятої міжнародної науково-технічної конференції. – Х.: НТУ “ХПІ”. – 2005. – С. 27.

12. Кожушко хранения векторных текстур для систем визуализации реального времени / , // 8-й Международный молодежный форум «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке». – Харьков, 2006. – С. 262.

13. Гусятин нанесения векторных и растровых текстур при синтезе изображения обратным трассированием лучей / , , // Проблеми інформатики і моделювання. Матеріали п’ятої міжнародної науково-технічної конференції. – Х.: НТУ “ХПІ”, 2007. – C. 24.

14. Гусятин эффекта краевого алиасинга при синтезе изображения методом обратного трассирования / , // 2-а Міжнародна наукова конференція «Сучасні інформаційні системи. Проблеми та тенденції розвитку»: Зб. матеріалів конференції – Х.: ХНУРЕ, 2007. – С. 497-498.

15. Гусятин  к фильтрации текстур в задачах синтеза изображений методом обратного трассирования лучей / , , // Материалы Восьмой международной научно-технической конференции "Проблемы информатики и моделирования". –Х: НТУ "ХПИ". – 2008. – C.33.

16. Гусятин к выполнению быстрых вычислений для задач анизотропной фильтрации текстур при синтезе изображений методом обратного трассирования/ , , // Проблеми інформатики і моделювання. Матеріали Дев’ятої міжнародної науково-технічної конференції. Х.: НТУ “ХПІ”, 2009. – С.33.

17. О фильтрации текстур для синтеза изображений обратным трассированием (одномерный случай) / // 13-й Международный молодежный форум «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке»: Сб. материалов форума ч.2. – Харьков: ХНУРЭ, 2009. – С. 125.

АНОТАЦІЯ

Кожушко Дмитро Геннадійович. Методи та апаратні засоби нанесення текстур для синтезу зображень зворотним трасуванням у системах візуалізації. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 - комп’ютерні системи та компоненти. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2011.

Дисертація присвячена питанням розробки методів та апаратних засобів нанесення текстур для синтезу зображень зворотним трасуванням в системах візуалізації реального часу.

У роботі вперше запропонований метод анізотропної фільтрації в площині текстури для задач синтезу зображень зворотним трасуванням. Метод передбачає виконання анізотропної фільтрації в площині текстури.

Вперше запропоновані методи упаковки векторних текстур простих нерівномірних та з довільними лініями розділу. Основною особливістю методів є те, що вхідні дані векторної форми надання перетворюються до деревоподібної структури та орієнтовані на запропонований у роботі метод анізотропної фільтрації.

У роботі запропоновано метод швидких обчислень зваженого кольору проекції пікселя для задач анізотропної фільтрації текстур, який передбачає виконання у препроцесорному часі значної кількості складних обчислень щодо розрахунку зваженого на відповідну вагову функцію кольору.

Одержав подальший розвиток метод адаптивного трасування променів для задач усунення крайового аліасинга. Введено критерій вибору кількості рівнів розбивки.

Ключові слова: текстура, аліасинг, метод зворотного трасування, система візуалізації, кутова похибка, реальний час, класифікаційний квадрат.

АННОТАЦИЯ