Стремясь вплотную приблизиться к фотореалистичности компьютерных игр, разработчики программ рендеринга пытаются создавать размытые изображения движущихся объектов, таким образом, как это проявляется в видеофильмах. Без такого смазывания движущихся объектов компьютерной графике очень далеко до полноценной реалистичности. Но, расчет таких смазанных изображений, с точки зрения вычислений, является гораздо более сложной задачей, чем расчет простых ярких объектов компьютерной графики.
В августе месяце этого года программисты Массачусетского технологического института (MIT, ЭмАйТи) собираются сделать доклад на конференции Siggraph 2011, в котором будут раскрыты новые методы, с помощью которых получать размытые реалистичные изображения можно намного эффективней и быстрей, что сокращает время обработки видеоматериала с нескольких часов до нескольких минут времени. И, стоило им только упомянуть о разработанных новых методов рендеринга, как к этому проявили немалый интерес некоторые ведущие компании киноиндустрии и компании, занимающиеся разработкой компьютерной анимации и спецэффектов.
Размытое изображение движущегося объекта получается из-за того, что каждый пиксел изображения за время экспозиции кадра успевает сместиться на некоторое расстояние. Что бы воспроизвести это компьютерная программа должна определить как и какие объекты перемещаются в рамках сцены. После этого рассчитываются лучи света, падающие на движущиеся объекты от виртуального источника света. И в заключение рассчитываются лучи света, отраженные от поверхности объекта, некоторые из которых попадают в объектив опять же виртуальной камеры. И если объект движется достаточно быстро, то такие циклы расчетов выполняются не одну сотню раз.
Исследователи Массачусетского технологического института реализовали намного более упрощенный вариант алгоритма расчетов, описанного выше. Они предположили, что путь, которым движется отраженный от объекта свет, не изменяется в течение одного кадра (фрейма) изображения. Для каждого пиксела движущегося объекта, цвет и траектория отраженного света вычисляется только один раз.
Помимо этого, программа рассчитывает взаимосвязи между цветами и формой движущихся объектов и формирует эти данные в виде таблицы, что позволяет реализовать алгоритмы быстрого и эффективного поиска. Помимо всего вышеперечисленного, отдельный алгоритм позволяет определять, какие именно из отраженных лучей света попадают в объектив виртуальной камеры. В то время, как обычные алгоритмы, используемые в компьютерной графике, используют для этого 100 пикселов, расположенных вокруг искомого пиксела движущегося объекта, алгоритм ЭмАйТи «смотрит» всего на 16 окружающих точек, интерполируя промежуточные результаты.
К сожалению, практическая реализация новых алгоритмов рендеринга требует существенных изменений архитектуры существующих графических процессоров. Естественно, вряд ли кто-нибудь из известных производителей последних сможет решиться на такой шаг. Но, учитывая высокую эффективность новых методов и сильную заинтересованность в них некоторых кинокомпаний, следует предположить, что в будущем появятся специализированные графические станции, имеющие новый графический процессор или дополнительный графический сопроцессор, которые смогут реализовать эффективное выполнение новых алгоритмов рендеринга.
Источник:
