Vykreslování podmořských scén

Abstract

Tato práce se zabývá vykreslováním realistických podvodních scén pomocí technik v reálném čase. Práce se zaměřuje na vykreslování oceanických vod, které mají komplexní a vysoce proměnlivé optické vlastnosti. Vykreslování takových prostředí je náročnou oblastí v počítačové grafice, která zahrnuje simulaci rozptylu světla uvnitř vodního objemu. Jsou zkoumány metody počítačové grafiky pracující v reálném čase pro vykreslování a simulaci oceánů. Jsou navrhnuty techniky aproximující rozptyl první řádu a vícenásobný rozptyl pro vykreslení vodního objemu za pomocí krokování paprsku. Optické vlastnosti objemu jsou popsány pomocí fyzikálně založeného bio-optického modelu. Navíc, jsou vykresleny povrchové a volumetrické kaustiky odpovídající lomu světla skrze simulovaný vodních povrch pomocí Fourierovy transformace. Navržená technika pro vykreslování scén nebyla implementována v plné podobě. Byly implementovány pouze některé navržené techniky a s nimi byly provedeny experimenty zvlášť.This thesis focuses on rendering realistic underwater environments using real-time techniques. Focus is on rendering ocean waters because of their complex and highly variable optical properties. Rendering such media is a challenging field in computer graphics that involves simulation of light scattering inside the water body. Methods in the field of real-time computer graphics for rendering and simulation of oceans are investigated. Single scattering and multi scattering approximation techniques are designed to render a water volume using ray marching. The optical properties of the volume are described by a physically-based bio-optical model. Furthermore, surface and volumetric caustics are rendered as they refract through a simulated ocean surface using Fourier transform. The designed technique to render underwater environments was not implemented in its entirety. Only a certain subset of techniques was experimented with.