Bättre skuggor med ny algoritm
Skuggor är mycket viktigt för att grafiken i 3D-spel och Virtual Reality-applikationer ska verka naturtrogna. Mjuka skuggor för realtidsapplikationer har hittills i stort sett varit ett olöst problem, men nu presenteras en algoritm som löser problemet och öppnar många möjligheter.
Ulf Assarsson vid Datorteknik på Chalmers presenterar i sin avhandling en nyutvecklad algoritm för att kunna skapa skuggor av mycket högre kvalitet än tidigare, för applikationer med begränsad beräkningstid.
Vad är det här bra för?
– Förutom att det förstås höjer närvarokänslan i alla slags spel, kan tekniken vara mycket intressant även inom andra områden där man idag använder teknik med Virtual Reality. Till exempel är det vanligt inom bilindustrin, arkitektbranschen och för olika slags Internetapplikationer, säger han.
Så funkar det. Ljuskällor som har någon form av area eller volym, det vill säga alla verkliga ljuskällor, ger vid skuggkanter upphov till en gradvis övergång från full skugga till ingen skugga. Det är vanligt att i grafik återge skuggor med en knivskarp övergång från skugga till icke-skugga – så kallad ”hård skugga”, eftersom detta inte kräver lika mycket beräkningar.
Ju större ljuskällan är, desto diffusare blir dock övergången och det är därför mycket önskvärt att kunna simulera dessa ”mjuka skuggor”, även för realtidsapplikationer där man kanske endast har 20 millisekunder för att räkna ut en hel bild om man vill uppnå 50 bilder/sekund.
Algoritmen löser problemet genom att utnyttja den nya möjligheten att programmera de senaste grafikkorten, som nu även kommer att finnas i nya billigare spelkort.
Forskningen om mjuka skuggor startade på 1970-talet. De senaste två åren har den aktualiserats igen. Vad är det som är speciellt med er algoritm?
– Det unika är att den på ett effektivt sätt kan utnyttja den nya möjligheten att programmera grafikkort, vilket nu även kommer i nya billigare spelkort. Därmed blir den mycket snabb. En del andra nya algoritmer finns, men de är antingen alltför långsamma eller ger för låg kvalitet på skuggorna. Vi känner också till flera kommande uppfinningar som stärker vår algoritm, och därför tror vi på den, säger Ulf Assarsson.
Tekniken klarar även av att skapa skuggor från mer avancerade ljuskällor, som till exempel animerad eld.
Algoritmen har hittills uppmärksammats inom spelindustrin av aktörer som Microsoft XBox men också inom filmindustrin, där den kan användas i program för datorgenererade filmeffekter.
Först i Sverige. Algoritmen presenterades i somras på SIGGRAPH – världens största och viktigaste datorgrafikkonferens – och utgjorde samtidigt en av de två första helsvenska fullängdsartiklarna som blivit utvalda till konferensen.
Handledare för Ulf Assarsson, med stor del i arbetet, har biträdande professor Tomas Akenine-Möller varit.
Fler bilder>>
Avhandlingen ”A Real-Time Soft Shadow Volume Algorithm” lades fram i oktober vid Chalmers tekniska högskola i Göteborg.
Kontaktinformation
Mer information:
Ulf Assarsson, Institutionen för datorteknik, Chalmers
tel 0701-73 85 35
e-post: uffe@ce.chalmers.se, ulf.assarsson@illuminatelabs.com
