МОДИФІКАЦІЯ МЕТОДУ А-БУФЕРА ДЛЯ ЗГЛАДЖУВАННЯ ТРИВИМІРНИХ ЗОБРАЖЕНЬ

Автор(и)

  • Олександр Никифорович Романюк Вінницький національний технічний університет
  • Михайло Сергійович Курінний РАДІОНЕТ
  • Олександр Олександрович Дудник Вінницький національний технічний університет
  • Анатолій Васильович Снігур Вінницький національний технічний університет
  • Сергій Олександрович Романюк

DOI:

https://doi.org/10.31649/1999-9941-2020-49-3-54-65

Ключові слова:

ефект аліайзингу, крайовий антиаліайзинг, растеризація, метод А-буфера, статично-динамічна організації пам’яті, інтенсивність кольору

Анотація

Згідно з методом А-буфера для антиаліайзингу тривимірних зображень використовується динамічний список фрагментів полігонів, які покривають піксел. Метод А-буфера використовує менший об’єм пам’яті порівняно із методами додаткової вибірки, однак необхідність динамічного розподілу пам’яті ускладнює його апаратну реалізацію у системах комп’ютерної графіки. При використанні фіксованої кількості фрагментів на один піксел зображення спрощується апаратна реалізація методу А-буфера, однак пам’ять використовується неефективно, оскільки кількість фрагментів для розрахунку інтенсивності кольору піксела може суттєво відрізнятись для різних пікселів. Було запропоновано використати комбінований статично-динамічний принцип організації пам’яті, який полягає у введенні загального буфера фрагментів. Розроблено нові модифікації методу А-буфера, у яких використано:

- комбінований статично-динамічний підхід до організації пам’яті, який полягає у введенні загального буфера для зберігання надлишкових фрагментів. Запропонована модифікація має більш просту апаратну реалізацію порівняно з динамічним розподілом пам’яті та потребує менших обсягів пам’яті для зберігання фрагментів полігонів ніж фіксований розподіл;

- новий підхід до зменшення похибки обчислень інтенсивності кольору, яка має місце внаслідок відкидання фрагментів полігонів, яким не вистачило місця у буфері фрагментів. Суть підходу полягає у тому, що два найбільш віддалені від спостерігача фрагменти об’єднуються у один.

Розроблено структурну схема підсистеми растеризації тривимірних графічних об’єктів, у якій використано модифікований метод А-буфера. Розроблено комп’ютерну програму для моделювання та тестування методів згладжування, основаних на методі Абуфера. Моделювання показало, що використання запропонованого принципу розподілу пам’яті дозволяє зменшити у 1,3¸3,1 рази об’єми пам’яті, необхідні для згладжування тривимірних зображень за методом А-буфера, порівняно із фіксованим розподілом пам’яті.Результати моделювання показали, що запропоноване рішення, основане на комбінуванні надлишкових фрагментів, забезпечує менше значення нормованої середньоквадратичної похибки порівняно з підходом, у якому надлишкові фрагменти відкидаються. При використанні нового методу  до обробки фрагментів полігонів, згладжування навіть складних сцен за методом А-буфера можливо виконувати з використанням лише трьох фрагментів на один піксель зображення, що дозволяє зменшити об’єми пам’яті, необхідні для зберігання фрагментів полігонів.

Біографії авторів

Олександр Никифорович Романюк, Вінницький національний технічний університет

доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри програмного забезпечення

Михайло Сергійович Курінний, РАДІОНЕТ

директор ПП

Олександр Олександрович Дудник, Вінницький національний технічний університет

кандидат технічних наук, доцент кафедри програмного забезпечення

Анатолій Васильович Снігур, Вінницький національний технічний університет

кандидат технічних наук, доцент кафедри обчислювальної техніки

Сергій Олександрович Романюк

кандидат технічних наук, підприємець

Посилання

O. N. Romanyuk, ta A. V. Chornyy, Vysokoproduktyvni metody ta zasoby zafarbovuvannya tryvymirnykh hrafichnykh obyektiv, Vinnytsya, Ukrayina: UNIVESUM-Vinnytsya, 2006.

O. N. Romanyuk, «Metod pidvyshchennya realistychnosti vidtvorennya tryvymirnykh hrafichnykh obyektiv», Informatsiyni tekhnolohiyi ta komp'yuterna inzheneriya, № 1 (8). s. 269‒272. 2016.

O. N. Romanyuk, Kompyuterna hrafika. Navchalnyy posibnyk. Vinnytsya: UNIVESUM-Vinnytsya, 2001.

O. N. Romanyuk, ta M. S. Kurinnyy, «Matematychni modeli pikseliv dlya zadach antyaliayzynhu», Visnyk Zhytomyrskoho inzhenerno-tekhnolohichnoho instytutu, № 3, s. 35‒47. 2002.

S. O. Romanyuk, O. N. Romanyuk, S. V. Pavlov, and O. V. Melnyk, «Method of anti-aliasing with the use of the new pixel model», Proc. SPIE 9816, Optical Fibers and Their Applications, 2015.

O. N. Romanyuk, ta M. S. Kurinnyy, «Antyaliayzynh zobrazhennya kryvykh druhoho poryadku, zadanykh zahalʹnym rivnyannyam», Reyestratsiya, zberihannya i obrobka danykh, t. 8, № 3, s. 11‒19. 2007.

S. I. Vjatkin, B. S. Dolgovesov, i B. S. Mazurok, «Jeffektivnyj metod rastrirovanija izobra-zhenij dlja komp'juternyh sistem vizualizacii real'nogo vremeni», Avtometrija, № 5, c. 34‒52. 1993

A. N. Romanyuk, y A. V. Chernyy, «Alhorytmy udalenyya nevydymykh poverkhnostey», Kompyutery+Prohrammy, № 6. s. 26‒29. 2000.

S. I. Vjatkin, B. S. Dolgovesov, i B. S. Mazurok, «Jeffektivnyj metod rastrirovanija izobra-zhenij dlja komp'juternyh sistem vizualizacii real'nogo vremeni», Avtometrija. № 5, s. 34‒52. 1993.

L. C. Carpenter, «The A-buffer, an Anti-aliased Hidden Surface Method», Computer Graphics, vol. 18, no.3, pp.103–108. 1984.

P. Norman, and Chun-Fa Chang, «An Economical Hardware Technique for High-Quality Antialiasing and Transparency», in Proceedings of the 1999 Eurographics SIGGRAPH Workshop on Graphics Hardware. 1999, pp.85–93.

M. V. Mykhaylyuk, y V. N. Reshetnykov, «Vyzualyzatsyya trekhmernykh stsen v realʹnom rezhyme vremeny», Prohrammnye produkty y systemy, № 1, s.12-16. 1999.

S. Winner, M. Kelley, and B. Pease, «Hardware accelerated rendering of antialiasing using a modified A-buffer algorithm», in Proceedings of the 24th annual conference on Computer graphics and interactive techniques (SIGGRAPH ‘97), 1997. pp. 307–316.

[A Schilling, and W Straßer, «Algorithm and Hardware Architecture for an Improved A-Buffer», in Proceedings of the 20th annual conference on Computer graphics and interactive techniques (SIGGRAPH ‘93), 1993, pp. 85 – 91.

E. Catmull, «A hidden-surface algorithm with anti-aliasing», in Proceedings of SIGGRAPH 78, 1978. pp. 6–11.

D. Khern, y M. P. Beyker, Kompyuternaya hrafyka y standart OpenGL, Moskva, Rossyya: Yzdatelskyy dom «Vylyams», 2007.

L. C. Carpent, «The A-buffer, an Anti-aliased Hidden Surface Method», Computer Graphics, vol. 18, no. 3, pp. 103–108, 1984.

C. M. Wittenbrink, R-buffer: A pointerless A-buffer hardware architecture, in Proceedings of the 28th annual conference on Computer graphics and interactive techniques, 2001. pp. 73–80.

G. Westheimer, «The spatial sense of the eye», Invest. Ophthal. Vis. Sci., Vol. 18, pp. 893–912. 1979.

##submission.downloads##

Переглядів анотації: 77

Опубліковано

2020-12-21

Як цитувати

[1]
О. Н. Романюк, М. С. Курінний, О. О. Дудник, А. В. Снігур, і С. О. Романюк, «МОДИФІКАЦІЯ МЕТОДУ А-БУФЕРА ДЛЯ ЗГЛАДЖУВАННЯ ТРИВИМІРНИХ ЗОБРАЖЕНЬ», ІТКІ, вип. 49, вип. 3, с. 54–65, Груд 2020.

Номер

Розділ

Комп`ютерні системи та компоненти

Метрики

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають