Pull to refresh
-17
0
Send message

Введение в трассировку лучей: простой метод создания 3D-изображений. Часть 2 — прямая трассировка

Reading time8 min
Views8.4K

Феномен из прошлой статьи, описанный Ибн аль-Хайсамом, объясняет, почему мы видим объекты. На основе его наблюдений можно сделать два интересных замечания: во-первых, без света мы ничего не можем видеть, а во-вторых, без объектов в нашем окружении мы не можем видеть свет. Если бы мы путешествовали в межгалактическом пространстве, именно это обычно и происходило бы. Если вокруг нас нет материи, мы не можем видеть ничего, кроме темноты, даже несмотря на то, что фотоны потенциально движутся через это пространство (конечно, если бы фотоны были, они должны были бы откуда-то взяться. И если бы вы посмотрели на них прямо, если бы они попали вам в глаза, вы бы увидели изображение объекта, от которого они отразились или испустились).

Отрендерить далее

Что нового в SwiftUI для iOS 17?

Level of difficultyMedium
Reading time43 min
Views4.5K

SwiftUI продолжает быстро развиваться, и в этом году мы видим огромное количество улучшений в прокрутке, интересные новые эффекты SF Symbols, продвинутую поддержку шейдеров Metal и многое другое.

Некоторые обновления в этом релизе из числа тех, которые автор предлагал лично. Среди них - добавление шейдеров Metal, улучшение работы Color с Codable, добавление замыкания по завершении для анимаций, которое дает нам возможность анимировать градиенты. Теперь мы ещё можем скруглять углы прямоугольника по своему усмотрению. Только благодаря первой бета-версии автор закрыл как минимум дюжину своих предложений!

Читать далее

Фильтрация избыточных вершин в геометриях 3D моделей

Level of difficultyMedium
Reading time6 min
Views2.6K

Всем привет! Меня зовут Евгений, я backend‑разработчик в компании Bimeister. Сегодня я хотел бы продолжить рассказ о нашем 3D движке Spatium. В статье речь пойдет еще об одном из алгоритмов оптимизации - поиске и удалении избыточных вершин из 3D моделей.

Материал может представлять интерес для инженеров, связанных с проектированием и разработкой в области 3D.

Читать далее

Визуализация хаоса: как представляют аттракторы динамических систем

Reading time4 min
Views25K

(с)

Среди ученых ходит байка о нетривиальном способе сделать свой доклад интересным и увлекательным. Во время выступления нужно выбрать в зале самого недоумевающего, самого потерянного слушателя, и рассказывать персонально ему, да так, чтобы зажечь в глазах огонек интереса.

Еще известен афоризм, приписываемый физику Ричарду Фейнману: «Если вы ученый, квантовый физик, и не можете в двух словах объяснить пятилетнему ребенку, чем вы занимаетесь, — вы шарлатан».

Доступно объяснять устройство сложных вещей — великий навык, однако бывают истории, о которые сломает язык даже самый искусный оратор. Теория динамических систем – вот та область, где без визуализации чувствуешь себя слепым садовником в окружении колючих, увенчанных шипами растений.

Сложные непериодические режимы поведения динамических систем можно описать непериодическими траекториями — так называемыми странными аттракторами, имеющими фрактальную структуру. Сегодня покажем, как визуализируют поведение странных и некоторых других аттракторов.

Вопросы на собеседовании для программистов компьютерной графики

Reading time4 min
Views11K

Прим. переводчика: в данной статье обсуждается общий подход к выбору вопросов для собеседований на позицию программиста компьютерной графики на примерах конкретных вопросов.

Недавно я видел в твиттере довольно много дискуссий о хороших и плохих вопросах на интервью. Некоторые из этих вопросов выглядят полезными.

В основном, наиболее интересные из них выглядят открытыми. Они могут привести к весьма большим и разветвленным обсуждениям или даже не имеют «‎верного» ответа. В конце концов, вам, скорее, нужно не узнать ответ (он всё равно будет 42), а увидеть процесс решения проблемы и/или оценить общие знания и понять собеседуемого.

Ниже я приведу примеры, которые я использовал несколько раз, и они ориентированы на программистов графики с некоторым количеством опыта.

Читать далее

Оптимизация рендера под Mobile. Часть 3. Шейдеры

Reading time9 min
Views7.5K
Привет Хабр! В предыдущих частях цикла (раз, два) мы рассматривали тайловую архитектуру мобильных GPU, а также классифицировали различные семейства GPU, представленные у пользователей. В этой части мы рассмотрим приемы, которые помогут писать быстрые шейдеры для мобильных GPU.


В мобильной экосистеме оптимальный код — всегда хорошо. Ведь даже в случае достижения требуемой частоты формирования кадров более оптимальный код позволяет переводить CPU и GPU на пониженные частоты, за счет чего снижается расход заряда и увеличивается среднее время сессий. Это, в свою очередь, положительно сказывается на доходе от игр со встроенной монетизацией.
Читать дальше →

Основы Signed Distance Field в 2D

Reading time17 min
Views16K
Хотя меши являются простейшим и наиболее универсальным способом рендеринга, существуют и другие варианты представления фигур в 2d и 3d. Одним из часто используемых способов являются поля расстояний со знаком (signed distance fields, SDF). Поля расстояний со знаком обеспечивают менее затратную трассировку лучей, позволяют разным фигурам плавно перетекать друг в друга и экономить на текстурах низкого разрешения для высококачественных изображений.

Мы начнём с генерации полей расстояний со знаком с помощью функций в двух измерениях, но позже продолжим генерировать их в 3D. Я буду использовать координаты мирового пространства, чтобы у нас была как можно меньшая зависимости от масштабирования и UV-координат, поэтому если вы не понимаете, как это работает, то изучите этот туториал по плоскому наложению, в котором объяснено, что происходит.

Читать дальше →

Перспективные матрицы в графическом API или дьявол прячется в деталях

Reading time10 min
Views62K
В определённый момент у любого разработчика в области компьютерной графики возникает вопрос: как же работают эти перспективные матрицы? Подчас ответ найти очень непросто и, как это обычно бывает, основная масса разработчиков бросает это занятие на полпути.

Это не решение проблемы! Давайте разбираться вместе!
Читать дальше →

Как работает тайловый растеризатор

Reading time29 min
Views8.8K
Если вы следили за моей серией постов «Растеризация за одни выходные», но не компилировали и не запускали демо, то для вас станет большим сюрпризом, если я скажу, насколько медленными они оказались. В конце серии постов я упомянул существующие техники, позволяющие ускорить мучительно тормозной растеризатор. Теперь настало время двигаться дальше и посмотреть, как они применяются на практике.

Как часть этого проекта я реализовал Tyler — тайловый растеризатор, который мы проанализируем в данной статье. Моей целью при разработке этого проекта были масштабируемость. настраиваемость и понятность растеризатора для людей, которые хотят немного больше понять в этой теме и поэкспериментировать с ней. Эта статья достаточно сильно связана с тем, что объяснено в серии «Растеризация за одни выходные», поэтому лучше будет прочитать и её. Я не буду предполагать, что вы её изучили, но в статье будет больше высокоуровневых объяснений — я не хочу повторять уже сказанное и то, что можно найти в других источниках.

Краткий обзор


Тайловый рендеринг (tile-based rendering или tiled rendering) — это улучшенный по сравнению с традиционным immediate-mode-рендерингом; в нём render target (RT) разделяется на тайлы (т.е. субрегионы кадрового буфера), каждый из которых содержит примитивы, которые можно рендерить в тайлы по отдельности.


Обратите внимание на выражение «по отдельности», потому что оно подчёркивает одно из самых больших преимуществ этой техники по сравнению с immediate-mode: ограничение всех операций доступа внутри тайла буферами цветов/глубин, которые остаются в «медленной» DRAM благодаря использованию отдельного тайлового кэша на чипе.
Читать дальше →

Шумные разработчики, или Какие виды шума бывают?

Reading time4 min
Views5.5K

Играясь с генерацией карт высот в unity, я заметил одну неприятную тенденцию: большинство статей и материалов рассказывают либо о Value Noise, либо о Perlin Noise, либо о Voronoi Noise. Возможно я плохо искал, но это не отменяет того факта, что я сел писать эту статью, поэтому для всех нуждающихся я сделал шпаргалку.

Продолжение следует

256 строчек голого C++: пишем трассировщик лучей с нуля за несколько часов

Reading time8 min
Views147K
Публикую очередную главу из моего курса лекций по компьютерной графике (вот тут можно читать оригинал на русском, хотя английская версия новее). На сей раз тема разговора — отрисовка сцен при помощи трассировки лучей. Как обычно, я стараюсь избегать сторонних библиотек, так как это заставляет студентов заглянуть под капот.

Подобных проектов в интернете уже море, но практически все они показывают законченные программы, в которых разобраться крайне непросто. Вот, например, очень известная программа рендеринга, влезающая на визитку. Очень впечатляющий результат, однако разобраться в этом коде очень непросто. Моей целью является не показать как я могу, а детально рассказать, как подобное воспроизвести. Более того, мне кажется, что конкретно эта лекция полезна даже не столь как учебный материал по комьпютерной графике, но скорее как пособие по программированию. Я последовательно покажу, как прийти к конечному результату, начиная с самого нуля: как разложить сложную задачу на элементарно решаемые этапы.

Внимание: просто рассматривать мой код, равно как и просто читать эту статью с чашкой чая в руке, смысла не имеет. Эта статья рассчитана на то, что вы возьмётесь за клавиатуру и напишете ваш собственный движок. Он наверняка будет лучше моего. Ну или просто смените язык программирования!

Итак, сегодня я покажу, как отрисовывать подобные картинки:


Читать дальше →

Одинарная или двойная точность?

Reading time6 min
Views77K

Введение


В научных вычислениях мы часто используем числа с плавающей запятой (плавающей точкой). Эта статья представляет собой руководство по выбору правильного представления числа с плавающей запятой. В большинстве языков программирования есть два встроенных вида точности: 32-битная (одинарная точность) и 64-битная (двойная точность). В семействе языков C они известны как float и double, и здесь мы будем использовать именно такие термины. Есть и другие виды точности: half, quad и т. д. Я не буду заострять на них внимание, хотя тоже много споров возникает относительно выбора half vs float или double vs quad. Так что сразу проясним: здесь идёт речь только о 32-битных и 64-битных числах IEEE 754.

Статья также написана для тех из вас, у кого много данных. Если вам требуется несколько чисел тут или там, просто используйте double и не забивайте себе голову!

Статья разбита на две отдельные (но связанные) дискуссии: что использовать для хранения ваших данных и что использовать при вычислениях. Иногда лучше хранить данные во float, а вычисления производить в double.
Читать дальше →

Осваиваем LaTeX за 30 минут

Reading time14 min
Views323K

Это руководство нацелено на первое знакомство с LaTeX и предварительных знаний о нем от вас не потребует. К его завершению вы уже напишете свой первый документ и получите представление о ряде базовых возможностей этого инструмента.
Читать дальше →

Системы частиц, освещение и Variance Shadow Maps

Reading time8 min
Views3K

Доброго времени суток. Не так давно мне удалось реализовать один довольно интересный алгоритм затенения, о чем я и хочу рассказать.

Читать далее

Графические эффекты в четырех стихиях

Level of difficultyMedium
Reading time7 min
Views3.6K

Это вторая статья про 2Д рендеринг разнообразных эффектов в нашей игре. Предыдущую статью можно прочитать здесь. Напомню, что игра двухмерная и разрабатывается на движке Game Maker Studio 2.

Сегодня рассмотрим четыре стихии — воду, огонь, землю и воздух. Какие графические эффекты они скрывают в себе? Давайте узнаем.

Внутри много гифок и картинок

Краткий курс компьютерной графики: пишем упрощённый OpenGL своими руками, статья 1 из 6

Reading time7 min
Views406K

Содержание курса



Улучшение кода






Official translation (with a bit of polishing) is available here.




Постановка задачи


Цель этого цикла статей — показать, как работает OpenGL, написав его (сильно упрощённый!) клон самостоятельно. На удивление часто сталкиваюсь с людьми, которые не могут преодолеть первоначальный барьер обучения OpenGL/DirectX. Таким образом, я подготовил краткий цикл из шести лекций, после которого мои студенты выдают неплохие рендеры.

Итак, задача ставится следующим образом: не используя никаких сторонних библиотек (особенно графических) получить примерно такие картинки:



Внимание, это обучающий материал, который в целом повторит структуру библиотеки OpenGL. Это будет софтверный рендер, я не ставлю целью показать, как писать приложения под OpenGL. Я ставлю целью показать, как сам OpenGL устроен. По моему глубокому убеждению, без понимания этого написание эффективных приложений с использованием 3D библиотек невозможно.
Читать дальше →

Простая процедурная генерация мира, или Шумы Перлина на Python

Level of difficultyEasy
Reading time5 min
Views22K

Недавно я выпустил статью, в которой рассказал о библиотеке Ursina Engine и показал, как создать свою трехмерную игру на Python. Между разделами вскользь упомянул про шум Перлина. Это один из базовых алгоритмов процедурной генерации, который можно использовать для создания красивых игровых миров. Хочу рассказать о нем подробнее и показать, как работать с модулем perlin-noise.

Если вам интересно, как просто генерировать реалистичные трехмерные ландшафты на Python, добро пожаловать под кат!
Читать дальше →

Полезен ли сегодня быстрый обратный квадратный корень из Quake III?

Reading time23 min
Views73K

В 2005 году id Software опубликовала под лицензией GPL-2 исходный код своей игры 1999 года Quake III Arena. В файле code/game/q_math.c есть функция для вычисления обратного квадратного корня числа, которая на первый взгляд выглядит очень любопытным алгоритмом:

float Q_rsqrt( float number )
{
    long i;
    float x2, y;
    const float threehalfs = 1.5F;

    x2 = number * 0.5F;
    y  = number;
    i  = * ( long * ) &y;                       // зловещий хакинг чисел с плавающей запятой на уровне битов
    i  = 0x5f3759df - ( i >> 1 );               // какого чёрта?
    y  = * ( float * ) &i;
    y  = y * ( threehalfs - ( x2 * y * y ) );   // первая итерация
//  y  = y * ( threehalfs - ( x2 * y * y ) );   // вторая итерация, можно удалить

    return y;
}

Об этом алгоритме написано множество статей, и ему посвящена хорошая страница Википедии, где он назван fast inverse square root (быстрым обратным квадратным корнем). На самом деле, этот алгоритм упоминался на различных форумах ещё до публикации исходного кода Q3. Ryszard из Beyond3D провёл в 2004-2005 годах исследование и в конечном итоге выяснил, что первоначальным автором алгоритма был Грег Уолш из Ardent Computer, который создал его десятью годами ранее.
Читать дальше →

Основы линейной алгебры для 3D-приложений. Урок 2

Reading time7 min
Views24K

Продолжаем разбираться с линейной алгеброй для 3D-приложений вместе Александром Паничевым — ведущим разработчиком логики в UNIGINE. В прошлом уроке мы поговорили про предназначение математики в трехмерной графике и вспомнили основные операции над векторами. А в этом уроке переходим к более сложным темам: углы Эйлера и кватернионы.

Читать далее

Математика для 3D-приложений. Урок 1

Reading time6 min
Views30K

Это первый, вводный урок по линейной алгебре для разработки 3D-приложений от Александра Паничева — ведущего разработчика логики в UNIGINE. В этом уроке разберемся зачем 3D-разработчикам вообще нужна линейная алгебра, а также рассмотрим основные операции над векторами.

Читать далее

Information

Rating
Does not participate
Registered
Activity