Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Розробка методів І засобів текстурування для покращення

Розробка методів І засобів текстурування для покращення




Сторінка2/9
Дата конвертації09.04.2017
Розмір0.84 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9




ВСТУП



Актуальність.

Актуа́льність (від лат. actualis - справжній, теперішній, сучасний, важливий у даний момент, злободенний, назрілий) - абстрактний іменник до прикметника «актуальний». Актуальність - важливість, значимість чого-небудь на сьогодні, сучасність, злободенність.

Інвести́ція, капіта́льні вкла́дення (від лат. invest, вкладення коштів) - господарська операція, яка передбачає придбання основних фондів, нематеріальних активів, корпоративних прав та цінних паперів в обмін на кошти або майно.

Важливим фактором розвитку інформаційних технологій є стрімкий розвиток засобів цифрової візуалізації даних, особливо комп’ютерної графіки.

Початковий код (англ. source code; також перекладається українською як вихідний код, програмний код, джерельний код, первинний код, текст програми, у професійному середовищі також сирцевий код, у контексті код або сирці) - будь-який набір інструкцій або оголошень, написаних комп'ютерною мовою програмування у формі, що її може прочитати і модифікувати людина.

Візуалізація - унаочнення, створення умов для візуального спостереження.

Останнім часом все більшої популярності набуває тривимірна графіка що вивчає прийоми та методи створення об’ємних моделей об’єктів, які максимально наближені до реальних.

Дослі́дження, до́сліди - (широко розуміючи) пошук нових знань або систематичне розслідування з метою встановлення фактів; (вузько розуміючи) науковий метод (процес) вивчення чого-небудь.

Триви́мірна гра́фіка (3D, 3 Dimensions, укр. 3 виміри) - розділ комп'ютерної графіки, сукупність прийомів та інструментів (як програмних, так і апаратних), призначених для зображення об'ємних об'єктів.

Основним завданням цього виду графіки є створення не плоского зображення об’єкта, а його об’ємної моделі. Тривимірна графіка широко використовується в інженерному проектуванні, комп’ютерному моделюванні фізичних об’єктів і процесів, у мультиплікації, кінематографії на комп’ютерних іграх.

Кінемато́граф (від грец. κινεμα, род. в. грец. κινεματος - рух та грец. γραφο - писати, зображати) - галузь культури та економіки, що об'єднує всі види професійної діяльності, пов'язаної з виробництвом, розповсюдженням, зберіганням та демонструванням фільмів, а також навчально-наукову роботу (див. кінознавство)

Аніма́ція (з лат. anima - душа і похідного фр. animation - оживлення), мультипліка́ція (з лат. multiplicatio - розмноження, збільшення, зростання) - вид кіномистецтва, твори якого створюються шляхом зйомки послідовних фаз руху намальованих (графічна анімація) або об'ємних (об'ємна анімація) об'єктів.

Інжене́р - особа, що професійно займається інженерією, тобто на основі поєднання прикладних наукових знань, математики та винахідництва знаходить нові рішення технічних проблем.

Підвищення інформативності комп’ютерної графіки досягають за рахунок формування зображень, які точніше відтворюють конструктивні та візуальні особливості об’єкта. При формуванні таких зображень у графічних системах необхідно відображати сцени з великою деталізацією, тому на даному етапі розвитку комп’ютерної графіки особливу увагу приділяють не тільки швидкодії формування графічних зображень, але й їх реалістичності.

При побудові високореалістичних зображень використовують текстури, які накладають на графічні об’єкти. Текстурування дозволяє успішно вирішувати задачі, які надзвичайно трудомістко розв’язати прямими методами, дозволяє суттєво зменшити обчислювальні витрати та зробити можливим інтерактивний режим візуалізації. Генерація текстури полягає в проектуванні зображення на тривимірну поверхню, таким чином, забезпечується додаткова деталізація об'єкта без ускладнення його геометрії.

Швидкодія (рос. быстродействие, англ. speed of response, нім. Schnelligkeit f, Reaktionsfähigkeit f, Ansprechgeschwindigkeit f) - швидкість реакції системи на зовнішні дії або кількість операцій, які здійснює система за одиницю часу.

Генерація - покоління, що представлене більш чи менш одноманітними особинами, які змінюються наступним поколінням, яке при диференціації життєвого циклу може істотно відрізнятися від попереднього. Наприклад: при чергуванні поколінь (гетерогонії, метагенезі) у тлі (Aphidoidea), галиць (Cecidomyiidae) та деяких інших комах.

Геоме́трія (від дав.-гр. γη - Земля і μετρέω - вимірюю; землеміряння) - розділ математики, наука про просторові форми, відносини і їхні узагальнення.

При цьому може з'являтися велика кількість різноманітних помилок візуалізації, званих артефактами.

Ізотропні методи текстурування характеризуються високою продуктивністю та низькою реалістичністю вихідного зображення, так як не враховують перспективу. Тому сьогодні при текстуруванні широко використовується анізотропна фільтрація, яка дозволяє більш точно визначати кольори пікселів, які відповідають елементам текстури, що розташовані не паралельно екрану.

Елеме́нт (лат. elementum - стихія, первинна речовина) - нерозкладний (у даній системі) компонент складних тіл, матеріальних систем, теоретичних побудов; будь-який об'єкт, пов'язаний певними відношеннями з іншими об'єктами в єдиний комплекс.

Але використання подібної техніки фільтрації значно підвищує вимоги до апаратного забезпечення. Тому існує потреба у розробці нових методів, які б мали більш просту реалізацію та забезпечували вищу реалістичніть, порівняно з існуючими.

У зв’язку з цим важливою задачею є розробка методів і засобів текстурування для підвищення реалістичності формування графічних зображень.



Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася на кафедрі програмного забезпечення ВНТУ відповідно до затвердженої постанови № 58 Кабінету Міністрів України від 27 січня 2010 р.

Програма (фр. programme письмове оголошення, порядок денний, від грец. prógramma вказівка) - заздалегідь затверджена (визначена) дія.

Апара́тне забезпе́чення (англ. hardware; сленг. залі́зо) - комплекс технічних засобів, який включає електронний пристрій і, зокрема, ЕОМ: зовнішні пристрої, термінали, абонентські пункти тощо, які необхідні для функціонування тієї чи іншої системи; фізична частина ЕОМ.

Кабіне́т Міні́стрів Украї́ни - вищий орган у системі органів виконавчої влади України. Кабінет Міністрів України відповідальний перед Президентом України та Верховною Радою України, підконтрольний і підзвітний Верховній Раді України у межах, передбачених Конституцією України.

Державної цільової науково-технічної програми «Образний комп’ютер».

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є підвищення реалістичності відтворення графічних об’єктів за рахунок розробки нових методів та моделей.

Застосунок, застосовна програма, прикладна програма (англ. application, application software; пол. aplikacja; рос. приложение, прикладная программа) - користувацька комп'ютерна програма, що дає змогу вирішувати конкретні прикладні задачі користувача.

Відтво́рення - слово, яке, в залежності від контексту застосування набуває різних значень.

У відповідності до поставленої мети в роботі вирішуються такі завдання:



  • порівняльний аналіз існуючих методів фільтрації текстур;

  • порівняльний аналіз існуючих методів перспективно-коректного текстурування;

  • розробка методів та засобів підвищення реалістичності текстурування;

  • розробка методів та засобів підвищення продуктивності текстурування.

Об’єкт дослідження – процеси текстурування у системах комп’ютерної графіки.

Предмет дослідження – методи і засоби текстурування тривимірних об’єктів.

Методи дослідження. У процесі дослідження застосовувалися: теорія чисел та чисельних методів;

Чи́сельні ме́тоди - методи наближеного або точного розв'язування задач чистої або прикладної математики, які ґрунтуються на побудові послідовності дій над скінченною множиною чисел. Основні вимоги до чисельних методів, щоб вони були стійкими та збіжними.

Теорія чисел або вища арифметика - галузь математики, яка розпочалась з вивчення деяких властивостей натуральних чисел, пов'язаних з питаннями подільності і розв'язання алгебраїчних рівнянь у натуральних (а згодом також цілих) числах.

теорія алгоритмів;

Теорія алгоритмів (англ. Theory of computation) - окремий розділ математики, що вивчає загальні властивості алгоритмів. Виникла в 30-х роках 20 століття.

теорія інтерполювання функцій; методи аналітичної геометрії, методи диференціального та інтегрального числення, комп’ютерне моделювання.

Інтерполяція - в обчислювальній математиці спосіб знаходження проміжних значень величини за наявним дискретним набором відомих значень.

Аналітика (від грец. άναλυτικά ) - основа інтелектуальної, логіко-мисленевої діяльності, спрямованої на рішення практичних завдань. У її основі лежить не стільки принцип констатації фактів, скільки принцип «випередження подій», що дозволяє організації або індивідові прогнозувати майбутній стан об'єкту аналізу.

Інтеграл - центральне поняття інтегрального числення, узагальнення поняття суми для функції, визначеній на континуумі.



Наукова новизна одержаних результатів.

  1. Запропоновано новий метод анізотропної фільтрації, в якому використано вагові функції для розрахунку кольору пікселя, що дозволило підвищити реалістичність вихідного зображення.

  2. Розроблено модифікацію методу перспективно-коректного текстурування, яка відрізняється від класичного використанням квадратичної апроксимації для визначення координат текселів, що дозволило виключити із обчислювального процессу операції ділення, і як наслідок, підвищити продуктивність.

  3. Запропоновано модифікацію методу Хесберга, в якій використано ітераційні формули для визначення координат текселів, що дозволило зменшити кількість операцій додавання та множення, і як наслідок підвищити продуктивність.

  4. Отримано нові аналітичні залежності для апроксимації гаусівської моделі пікселя, для якої використовується поліном другої степені, що дозволило зменшити обчислювальну складність алгоритмів рендерингу.

    Зале́жність - набута гостра потреба здійснювати якісь дії або вживати якісь речовини. У практиці, цей термін має кілька значень.

    Алгори́тм (латинізов. Algorithmi за араб. ім'ям узб. математика аль-Хорезмі) - набір інструкцій, які описують порядок дій виконавця, щоб досягти результату розв'язання задачі за скінченну кількість дій; система правил виконання дискретного процесу, яка досягає поставленої мети за скінченний час.

    Додавання - бінарна арифметична операція, суть якої полягає в об'єднанні математичних об'єктів.

    Складність обчислювальних процесів - це поняття теорії складності обчислень, оцінка ресурсів (зазвичай часу) необхідних для виконання алгоритму.



Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що на основі отриманих теоретичних положень розроблено програмні і апаратні засоби, зокрема:

  • структурні схеми пристроїв для задач текстурування з використанням Гаусівської моделі пікселя;

    При́стрій (англ. device, appliance, нім. Vorrichtung f, Einrichtung f) - обладнання, конструктивно завершена технічна система, що має певне функціональне призначення і за допомогою якої виконується яка-небудь робота або спрощується, полегшується певний процес.



  • програмні засоби для перспективно-коректного накладаня текстур;

  • результати експериментальних досліджень.

Достовірність теоретичних положень магістерської кваліфікаційної роботи підтверджується строгістю постановки задач, коректним застосуванням математичних методів під час доведення наукових положень, строгим виведенням аналітичних співвідношень, порівнянням результатів, отриманих за допомогою розроблених у роботі методів, з відомими, та збіжністю результатів математичного моделювання з результатами, що отримані під час впровадження розроблених програмних і апаратних засобів.

Ана́ліз (від грец. αναλυσις - «розклад») - розчленування предмету пізнання, абстрагування його окремих сторін чи аспектів. Метод дослідження, який вивчає предмет, уявно чи реально розчленовуючи його на складові елементи, як-от частини об'єкта, його ознаки, властивості, відношення, відтак розглядає кожен з виділених елементів окремо в межах єдиного цілого; протилежний метод - синтез.

Експериме́нт (англ. experiment) - сукупність дослідів, об’єднаних однією системою їх постановки, взаємозв’язком результатів і способом їх обробки. В результаті експерименту отримують сукупність результатів, які допускають їхню сумісну обробку і зіставлення.

Матема́тика (грец. μάθημα - наука, знання, вивчення) - наука, яка первісно виникла як один з напрямків пошуку істини (у грецькій філософії) у сфері просторових відношень (землеміряння - геометрії) і обчислень (арифметики), для практичних потреб людини рахувати, обчислювати, вимірювати, досліджувати форми та рух фізичних тіл.

Математи́чне моделюва́ння (рос. моделирование математическое; англ. mathematical simulation, нім. mathematische Modellierung f) - метод дослідження процесів або явищ шляхом створення їхніх математичних моделей і дослідження цих моделей.

Особистий внесок здобувача. Усі результати отримано автором самостійно.

А́втор (лат. auctor - творець) - це фізична особа, творчою працею котрої створено твір.

У працях, опублікованих у співавторстві, магістранту належать: [7] – порівняльний аналіз методів накладання текстур;

Співавторство - це спільна творча діяльність щодо створення твору. Співавторство може виникати за наявності письмової або усної угоди про сумісну співпрацю над створенням твору. Співавтори є первісними суб'єктами авторського права.

[9] – порівняльний аналіз матиматичних моделей пікселя; [10] – апроксимаційна формула для визначення об’єму перетину пікселя; [11] – метод анізотропної фільтрації з використанням фагових функцій; [12] – метод неортогональної растеризації полігону; [13] – метод визначення кольору пікселя з урахуванням кута нахилу полігону; [14] - метод моделювання поверхонь, на основі скалярних функцій пертурбації; [15] – метод растеризация примітивів без поділу їх на полігони; [16] – порівняння продуктивності графічних процесорів.

Апробація результатів роботи. Основні положення й результати досліджень доповідалися й обговорювалися на Міжнародній науково-практичній конференції «Електронні інформаціїні ресурси: створення, використання доступ (м.

Пертурбація (від грец. perturbatio - розлад, сум'яття) в астрономії - суттєва зміна траєкторії руху небесного тіла навколо центрального тіла під впливом сили тяжіння інших тіл.

Поло́ження - нормативно-правовий або локально-правовий акт, що визначає основні правила організації та діяльності державних органів, структурних підрозділів органу, а також установ, організацій і підприємств (філій), що їм підпорядковуються, тимчасово створюваних комісій, груп, бюро і т. ін.

Вінниця, 2014)», Міжнародній науково-практичній Інтернет-конференції «Молодь в технічних науках: дослідження, проблеми, перспективи (м. Вінниця, 2015)», Міжнародній конференції «Моделювання і комп'ютерна графіка (м. Красноармійськ, 2015)», Міжнародній науково-практичній конференції «Наука без кордонів (м. Шеффілд, 2015)».

Публікації. За тематикою дослідження опубліковано 10 наукових праць, з них 5 статей у виданнях, що входять до переліку фахових видань, затверджених ВАК України, 1 свідоцтво на реєстрацію авторського права на комп’ютерну програму у Державному департаменті інтелектуальної власності України, тези до 4 міжнародних нуково-технічних конференцій.

Реєстра́ція - запис, фіксація фактів або явищ з метою обліку та надання їм статусу офіційно визнаних актів (реєстрація народження або шлюбу); внесення в список, в книгу обліку.

Свідоцтво - документ, що засвідчує якийсь конкретний факт чи ряд пов'язаних між собою фактів. Часом, навіть в законодавстві, коли йдеться про документ, який засвідчує особу чи її особливі права плутають свідоцтво та посвідчення.

Інтелéкт - це інформаційний потенціал знань конкретної особистості, отриманий в результаті функціонування свідомості, мислення та розуму людини. По відношенню до суспільства використовуються терміни: "Інтелект планети", "Інтелект нації", "Інтелект країни", "Інтелект установи" і тому подібне.

Держа́ва - це особлива форма організації суспільства з визначеною територією, економікою, політичною владою.




1   2   3   4   5   6   7   8   9