Стаття. Романюк О. Н.. Модифікація методу А-буфера для згладжування тривимірних зображень Модификация метода А-буфера для сглаживания трехмерных изображений

Реєстраційний номер

2120U011203, Матеріали видань та локальних репозитаріїв

Категорія

Стаття

Назва роботи

Модифікація методу А-буфера для згладжування тривимірних зображень Модификация метода А-буфера для сглаживания трехмерных изображений

Автор

Романюк О. Н.
Курінний М. С.
Дудник О. О.
Снігур А. В.
Романюк С. О.
Куренной М. С.
Снигур А. В.
Romanyuk O. N.
Kurennoy M. S.
Dudnik O. O.
Snigur A. V.
Romanyuk S. O.

Дата публікації

01-01-2020

Постачальник інформації

Вінницький національний технічний університет

Першоджерело

https://itce.vntu.edu.ua/index.php/itce/article/view/771

Видання

ВНТУ

Опис

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 полі- гонів, яким не вистачило місця у буфері фрагментів. Суть підходу полягає у тому, що два найбільш віддалені від спостерігача фра- гменти 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 розподі- лом 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 від- кидаються. 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. Согласно метода А-буфера для антиалиайзинга трехмерных изображений используется динамический список фраг- ментов полигонов, которые покрывают пиксел. Метод А-буфера использует меньший объем памяти по сравнению с методами дополнительной выборки, однако необходимость динамического распределения памяти усложняет его аппаратную реализацию в системах компьютерной графики. При использовании фиксированного количества фрагментов на один пиксел изображения упро- щается аппаратная реализация метода А-буфера, однако память используется неэффективно, поскольку количество фрагментов для расчета интенсивности цвета пиксела может существенно отличаться для разных точек. Было предложено использовать комбини- рованный статически- динамический принцип организации памяти, который заключается во введении общего буфера фрагментов. Разработаны новые модификации метода А-буфера, в которых использованы: - комбинированный статически- динамический подход к организации памяти, который заключается во введении общего бу- фера для хранения избыточных фрагментов. Предложенная модификация имеет более простую аппаратную реализацию по сравне- нию с динамическим распределением памяти и требует меньших объемов памяти для хранения фрагментов полигонов чем фикси- рованное распределение; - новый подход к уменьшению погрешности вычислений интенсивности цвета, которая имеет место в результате отбрасыва- ния фрагментов полигонов, которым не хватило места в буфере фрагментов. Суть подхода заключается в том, что два наиболее удаленные от наблюдателя фрагменты объединяются в один. Разработана структурная схема подсистемы растеризации трехмерных графических объектов, в которой использовано мо- дифицированный метод А-буфера. Разработана компьютерная программа для моделирования и тестирования методов сглаживания, основанных на методе Абуфера. Моделирование показало, что использование предложенного принципа распределения памяти позволяет уменьшить в 1,3-3,1 раза объемы памяти, необходимые для сглаживания трехмерных изображений методом А-буфера, по сравнению с фиксированным распределением памяти. Результаты моделирования показали, что предложенное решение, осно- ванное на комбинировании избыточных фрагментов, обеспечивает меньшее значение нормированной среднеквадратической по- грешности по сравнению с подходом, в котором избыточные фрагменты отбрасываются. При использовании нового метода к обра- ботке фрагментов полигонов, сглаживание даже сложных сцен по методому А-буфера можно выполнять с использованием только трех фрагментов на один пиксель изображения, что позволяет уменьшить объемы памяти, необходимые для хранения фрагментов полигонов.

Додано/оновлено в НРАТ

2026-09-16