На правах рукописи
Развитие компьютерной графики сегодня позволило применять ЭВМ для генерации физически аккуратных изображений во многих областях (дизайн, инженерное моделирование и т.д.) Кроме единичных изображений, требуется рассчитывать и их последовательности, например для создания анимаций или организации интерактивного взаимодействия пользователя с визуализируемой системой объектов. Так как сложность исходных данных и требования к качеству изображений постоянно растут, существует огромная потребность в разработке и модернизации методов генерации физически аккуратных изображений и их последовательностей с целью повышения скорости и точности расчета.
Основным способом повышения эффективности расчета непрямого освещения, рассмотренным в работе, является переход от традиционно используемого метода Монте-Карло к известному методу квази-Монте-Карло. Хотя иногда такой переход может быть осуществлен простой заменой датчиков псевдослучайных чисел на генераторы квазислучайных точек, чаще такая замена не приводит к желаемому результату, либо вообще некорректна. В работе рассмотрены эти случаи применительно к программам генерации физически аккуратных изображений. Предложены и обоснованы новые алгоритмы эффективного использования метода квази-Монте-Карло с учетом специфики индустриальных стандартов задания исходных данных и особенностей расчета непрямого освещения.
Одним из препятствий перевода прикладных программ Монте-Карло на использование квазислучайных последовательностей точек является проблема оценки погрешности расчета модифицированных программ. В работе предложена новая методика, позволяющая оценивать погрешность в любой момент времени и с высокой точностью.
В диссертации предложена новая методика, использующая свойства квазислучайной последовательности Холтона для выборочного расчета освещенности в заданных районах сцены. Это позволяет значительно повысить скорость расчета последовательностей изображений, так как при переходе от кадра к кадру можно обновлять решение только в местах, наиболее подверженных изменениям освещения. Использование современных графических ускорителей позволяет достичь интерактивной скорости расчета.