Громенко О. Є. Методи та апаратні засоби формування і візуалізації гранично триангульованих поверхонь

Об'єкт дослідження - процес формування поверхонь і візуалізації триангульованих поверхонь методом зворотного трасування променів. Мета дослідження - розробка методів і апаратних засобів для підвищення реалістичності та продуктивності візуалізації сцен шляхом використання як вихідні дані гранично триангульованих поверхонь. Методи дослідження - застосовувалися методи аналітичної геометрії та матричної алгебри для розробки методів формування та візуалізації гранично триангульованої поверхні; методи апроксимації та екстраполяції функцій для вдосконалення методу пріоритетної візуалізації; методи математичного моделювання для перевірки працездатності викладених методів і процедур; методи аналізу та синтезу цифрових пристроїв при побудові структур і схем спецпроцесорів у САПР; методи імітаційного моделювання для перевірки роботи структурних і функціональних схем спецпроцесорів. Теоретичні і практичні результати - розроблено процедуру візуалізації в реальному часі гранично триагульованої поверхні з одночасним її антиаліайзингом на основі багаторазової субдискретизації екрана; розроблено процедуру формування в реальному часі гранично триангульованої поверхні рельєфу з мікрорельєфом, яка задана за допомогою карти висот та інтерполяційних співвідношень, заданих в аналітичній формі; розроблено структурні та функціональні схеми спецпроцесорів формування й візуалізації гранично триангульованих поверхонь; розроблено високопродуктивну процедуру накладення та фільтрації текстур на гранично триангульовані поверхні, що сформовані на препроцесорному етапі; розроблено процедуру локалізації центрів віртуальних сфер похибок; розроблено програмний засіб для математичного моделювання процедур, що працюють на основі методу зворотного трасування променів. Наукова новизна - вперше запропоновано метод візуалізації гранично триангульованої поверхні об'єкта, у якому етап пошуку точки перетину виконується шляхом віднесення трикутника до певного проекційного променя, що дозволило підвищити продуктивність процесу візуалізації та антиаліайзингу таких поверхонь; вперше запропоновано метод формування в реальному часі аналітично заданої поверхні рельєфу з мікрорельєфом шляхом її триангуляції з припустимою кутовою похибкою системи візуалізації, що дозволило підвищити точність подання геометрії рельєфу та усунути аліайзинг мікрорельєфу; набув подальшого розвитку метод накладення та фільтрації текстур на триангульовані поверхні, у якому, на відміну від існуючих, розрахунок інтегральних кольорів трикутників виконується на препроцесорному етапі, що дозволило зменшити похибки методу, збільшити продуктивність етапу реального часу й, як наслідок, усунути аліайзинг шляхом багаторазової субдискретизації екрана, набув подальшого розвитку метод пріоритетної візуалізації, у якому, на відміну від існуючих, введено етап локалізації центрів віртуальних сфер похибок, що дозволило зменшити сукупні обчислювальні витрати на візуалізацію до двох разів. Ступінь впровадження - в НЦУВКЗ м. Євпаторія (акт від 13.12.06) і в НВК завод "Термінал" м. Вінниця (акт від 05.09.05).Сфера використання – в організаціях, що займаються розробкою систем візуалізації тренажерів транспортних засобів.