Зорі С. А. Високопродуктивні методи і апаратно-програмні засоби реалістичної просторової візуалізації для систем тривимірної комп'ютерної графіки

Дисертаційна робота присвячена проблемі підвищення ефективності і продуктивності засобів реалістичної просторової 3D- візуалізації для обчислювальних систем тривимірної комп'ютерної графіки. Сформульовано узагальнений підхід до вирішення проблеми просторової 3D- візуалізації, що дозволяє використати його для розробки структурно- алгоритмічних засобів реалізації систем просторового 3D- синтезу зображень. Запропоновано узагальнені структури систем просторової 3D- візуалізації і основні етапи синтезу 3D- зображень у них. Уперше розроблена і запропонована загальна концепція подання тривимірної дискретної об'ємної сцени і синтезу 3D- зображень для воксельних систем об'ємної просторової візуалізації. На її основі розроблено узагальнений метод вирішення статичної задачі синтезу об'ємного 3D- зображення дискретної воксельної сцени, запропоновано якісно-адекватне подання характеристик вокселів об'єктів. На базі розроблених засобів запропонована узагальнена архітектура синтезу об'ємного зображення у воксельній 3D- об'ємній системі візуалізації для високопродуктивних практичних реалізацій таких систем. Уперше розроблено узагальнений метод цифрової апроксимації просторових графічних 3D- примітивів для об'ємних 3D- дисплеїв, розроблені високопродуктивні алгоритми генерації воксельного подання базових графічних 3D- примітивів. Розроблена модифікація процедури пошуку перетинань променів з об'єктами сцен, що дозволяє підвищити швидкість її виконання при багатопотокових обчисленнях. Запропоновано методику визначення загальної часової складності трасування променів, що дає можливість вибору раціональних технік рейтрейсингу. Запропоновані нові форми візуального псевдо-просторового подання інформації у спеціалізованих інформаційних системах, запропоновано засоби апаратної підтримки візуалізації у системах аналізу і обробки наукових даних. На основі розробленого алгоритмічного забезпечення синтезу і технології GPGPU розроблено архітектури систем апаратної підтримки генерації 3D- графічних примітивів об'ємного контексту для систем об'ємної просторової візуалізації, реалістичної 3D- стерео візуалізації тривимірних сцен прискореним методом трасування променів і генерації 3D- псевдо стереозображень для високопродуктивного синтезу зображень у системах 3D- просторової візуалізації. Виконано практичні розробки систем комп'ютерної графіки, віртуального 3D- моделювання і симулятора технологічних процесів на основі запропонованих високопродуктивних засобів, що підтвердили їхню високу ефективність.