Организация конвейерных вычислений в задачах описания газодинамических объектов

На прикладі двовимірного випадку показаний порядок розрахунку осередків на кожному із трьох етапів. Виконано оцінку мінімально необхідного числа обчислювачів для кожного етапу. Запропоновано порядок запуску обчислювачів кожного етапу для організації безперервних конвеєрних обчислень. Отримано співвідношення для розрахунку числа тактів роботи обчислювачів на кожному етапі для однієї ітерації залежно від розмірності розрахункової сітки. Отримані результати можуть бути використані при розробці систем візуалізації у реальному часі для наукових досліджень та тренажерів різного призначення.By the example of a two-dimensional case the procedure of calculation of cells on each of three stages is shown. The estimation of minimally necessary number of calculators for each stage is executed. The order of start of calculators of each stage for the organization of continuous conveyor calculations is offered. Parities for calculation of number of steps of work of calculators at each stage for one iteration are received depending on dimension of a settlement grid. The received results can be used at system engineering visualization of real time for scientific researches and simulators of various purposes

Подход к визуализации триангулированных поверхностей методом обратного трассирования лучей

У статті введене поняття гранично триангульованої поверхні, розглянуті способи її отримання і завдання, приведено алгоритм пошуку точок перетинання проекційного променя з трикутником цієї поверхні. Для запропонованого підходу розглянуті особливості реалізації технології субдискретизації екрану, виконана оцінка необхідної пропускної здатності шини даних, проведене порівняння по обчислювальних витратах з архітектурою SaarCOR, запропоновано структуру спецобчислювача, який оптимізований для паралельно-конвеєрної архітектури з безперервним потоком вхідних даних.In the article it is introduced conception of ultimate triangulated surface, obtaining method and representation such surface is considered. Intersection algorithm projection ray with triangle is described. For proposed approach is analyzed features of supersampling realization, rough estimate for capacity of data bus is performed, computing costs comparison with SaarCOR architecture is introduced, special numerator architecture is proposed

Система побудови зображення 3D моделей з відстеженням зворотної траєкторії променя

Пояснювальна записка має обсяг 53 сторінки, 28 ілюстрації, 15 бібліографічних посилань. В дипломній роботі розглянуто питання створення системи побудови зображення 3D моделей з відстеженням зворотної траєкторії променя. Трасування променів являє собою спосіб зображення 3D-об’єктів за допомогою спостереженням за поведінкою проходження світлового променя крізь точку екрану та імітації взаємодії цього променя з будь-якими об’єктами, що підлягають відображенню. За допомогою цього способу створюються надзвичайно реалістичні зображення, кращі, ніж можуть створити альтернативні способи. Трасування променів здатне працювати з багатою кількістю оптичних опцій, таких як заломлення променів, їх відбиття, розсіювання або хроматичну аберацію. Основною задачею трасування променів є проектування променя для одного пікселя в 3D-середовищі та з’ясування, який полігон потрапляє в перший промінь, а потім відповідним чином зафарбування його. Розроблена система трасування променів у даній дипломній роботі забезпечить розрахунок різних властивостей оптичних шляхів.The explanatory note has a volume of 53 pages, 28 illustrations, 15 bibliographic references. In diploma work is considered the question of creating a system for constructing an image of 3D models with trace back beam trajectory. Ray tracing is a way of representing 3D objects by observing the behavior of passing a light beam through the screen point and simulating the interaction of this beam with any objects to be displayed. With this method, you create extremely realistic images that are better than alternative ways of creating. Ray tracing can handle a large number of optical options, such as ray refraction, reflection, scattering, or chromatic aberration. The main task of ray tracing is to design a beam for one pixel in a 3D environment and find out which polygon falls into the first ray and then properly color it. The developed system of tracing beams in this diploma work will provide calculation of different properties of optical paths

Towards Fully Dynamic Surface Illumination in Real-Time Rendering using Acceleration Data Structures

The improvements in GPU hardware, including hardware-accelerated ray tracing, and the push for fully dynamic realistic-looking video games, has been driving more research in the use of ray tracing in real-time applications. The work described in this thesis covers multiple aspects such as optimisations, adapting existing offline methods to real-time constraints, and adding effects which were hard to simulate without the new hardware, all working towards a fully dynamic surface illumination rendering in real-time.Our first main area of research concerns photon-based techniques, commonly used to render caustics. As many photons can be required for a good coverage of the scene, an efficient approach for detecting which ones contribute to a pixel is essential. We improve that process by adapting and extending an existing acceleration data structure; if performance is paramount, we present an approximation which trades off some quality for a 2–3× improvement in rendering time. The tracing of all the photons, and especially when long paths are needed, had become the highest cost. As most paths do not change from frame to frame, we introduce a validation procedure allowing the reuse of as many as possible, even in the presence of dynamic lights and objects. Previous algorithms for associating pixels and photons do not robustly handle specular materials, so we designed an approach leveraging ray tracing hardware to allow for caustics to be visible in mirrors or behind transparent objects.Our second research focus switches from a light-based perspective to a camera-based one, to improve the picking of light sources when shading: photon-based techniques are wonderful for caustics, but not as efficient for direct lighting estimations. When a scene has thousands of lights, only a handful can be evaluated at any given pixel due to time constraints. Current selection methods in video games are fast but at the cost of introducing bias. By adapting an acceleration data structure from offline rendering that stochastically chooses a light source based on its importance, we provide unbiased direct lighting evaluation at about 30 fps. To support dynamic scenes, we organise it in a two-level system making it possible to only update the parts containing moving lights, and in a more efficient way.We worked on top of the new ray tracing hardware to handle lighting situations that previously proved too challenging, and presented optimisations relevant for future algorithms in that space. These contributions will help in reducing some artistic constraints while designing new virtual scenes for real-time applications

Erweiterte virtuelle Umgebungen zur interaktiven, immersiven Verwendung von Funktionsmodellen

Dem Erkennen und Verstehen von komplexen Produktabhängigkeiten u. a. durch Visualisierung, auch über die klassischen Domänengrenzen hinweg, kommt eine zentrale Bedeutung, insbesondere während den frühen Konstruktionsphasen, zu. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Prototyp entwickelt, mit dessen Hilfe Funktionsmodelle in virtuelle Umgebungen übertragen und interaktiv genutzt werden können. Dies fördert das interdisziplinäre Gesamtverständnis und unterstützt eine frühzeitige Qualitätskontrolle

Ray Tracing Gems

This book is a must-have for anyone serious about rendering in real time. With the announcement of new ray tracing APIs and hardware to support them, developers can easily create real-time applications with ray tracing as a core component. As ray tracing on the GPU becomes faster, it will play a more central role in real-time rendering. Ray Tracing Gems provides key building blocks for developers of games, architectural applications, visualizations, and more. Experts in rendering share their knowledge by explaining everything from nitty-gritty techniques that will improve any ray tracer to mastery of the new capabilities of current and future hardware. What you'll learn: The latest ray tracing techniques for developing real-time applications in multiple domains Guidance, advice, and best practices for rendering applications with Microsoft DirectX Raytracing (DXR) How to implement high-performance graphics for interactive visualizations, games, simulations, and more Who this book is for: Developers who are looking to leverage the latest APIs and GPU technology for real-time rendering and ray tracing Students looking to learn about best practices in these areas Enthusiasts who want to understand and experiment with their new GPU

Erweiterte virtuelle Umgebungen zur interaktiven, immersiven Verwendung von Funktionsmodellen

Dem Erkennen und Verstehen von komplexen Produktabhängigkeiten u. a. durch Visualisierung, auch über die klassischen Domänengrenzen hinweg, kommt eine zentrale Bedeutung, insbesondere während den frühen Konstruktionsphasen, zu. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Prototyp entwickelt, mit dessen Hilfe Funktionsmodelle in virtuelle Umgebungen übertragen und interaktiv genutzt werden können. Dies fördert das interdisziplinäre Gesamtverständnis und unterstützt eine frühzeitige Qualitätskontrolle