Informatikai eszközök a virtuális valóság szolgálatában Hapák József ELTE-IK X. Eötvös Konferencia

Áttekintés Virtuális valóság fogalma, feladata Az emberi érzékelés Testmodellezés Képszintézis Megvalósítás PC-n

Virtuális valóság Virtuális valóság alatt elképzelt, távolságuk miatt láthatatlan, veszélyességük miatt megközelíthetetlen világok valósághű, interaktív modellezését értjük számítógépen. Felhasználói: – Ipari tervezés – Orvostudomány – Katonai kiképzés – Szórakoztatóipar

Az emberi érzékelés Az ember a világról érzékszervei segítségével gyűjt információt. A modern embernél az érzékszervek információ közvetítő szerepe körülbelül így alakul: Cél: realisztikus látványvilág megteremtése.

Testmodellezés A való világhoz hasonlóan, a virtuális világ is különböző objektumokból épül fel Ahhoz, hogy ezeket az objektumokat számítógép segítségével meg tudjuk jeleníteni, azokat matematikai eszközökkel le kell írni, azaz modellezni

Térfogatmodellezés Intuitív módon a 2D-s képek modellezéséből kiindulva A 2D-s képeket négyzetekre, pixelekre (picture elements) bontjuk:

Térfogatmodellezés Csináljuk ugyanezt 3D-ben, de már kockákra, voxelekre (volumetric pixel) bontással!

Poligonhálók (Meshek) A modellezendő testek felszínét síkbeli alakzatokkal, poligonokkal közelítjük A poligonok csúcsait vertexeknek nevezzük

Magasságtérképek (HeightMap) Felületek (pl. domborzat) leírására alkalmas

Anyagok (Materials) Az Anyagok segítségével a felületek mintázatát, a fénnyel szemben mutatott tulajdonságait írjuk le. Tartalmazhat: – Textúrát – NormalMap, HeightMap – Árnyalót (shadert) Anyag használata nélkülAnyag használatával

Képszintézis A képszintézis (rendering) a virtuális világot lefényképezi és az eredményt a képernyőn megjeleníti. A renderelő algoritmusokat megvalósítása alapján két nagy csoportra oszthatjuk: – Sugárkövetés (Ray Tracing) – főleg fotorealisztikus képek előállításához – Inkrementális képszintézis - valósidejű, interaktív alkalmazások készítésénél

Sugárkövetés

Inkrementális algoritmusok Transzformáció Raszterizálás Árnyalás

Megvalósítás PC-n Főleg inkrementális algoritmusok alkalmazása Ezen algoritmusok hardveres gyorsítása GPU-n (Graphics Processing Unit) Vertex „árnyalás” Raszterizáció Pixel árnyalás Képernyő Videó- memória Renderelési futószalag:

Részletességi szintek (Level of Detail) Kb poligon Kb poligon Kb poligon

Buckaleképezés A buckaleképezés (Bumpmapping) segítségével látszólagosan képesek vagyunk megnövelni a felületek, modellek geometria részletességét. Bumpmapping nélkül Cone Step mapping Parallax mapping Normal mapping

Normal Mapping Magas minőségű modell (30000 poligon) Alacsony részletességű modell (600 poligon) Normal MapEredmény

Jövőkép Sugárkövetés elterjedése Közvetlenebb kapcsolat a virtuális világokkal