В данной работе рассматривается подход к аппроксимации затенения при рендеринге объёмов, не требующий обработки тысяч лучей для вычисления затенённости, и его использование в прикладных проектах. Главным отличием от алгоритмов, базирующихся на испускании лучей, является отказ от использования лучей для вычисления затенения в точке. Вместо этого предлагается расчитывать затенённость как процент от непропускающих свет вокселей в некоторой области. Таким образом требуется гораздо меньше вычислений. Также в данной работе проведена интеграция нескольких вариаций алгоритма в проект Med3Web и проведено сравнение результатов работы новых алгоритмов и алгоритма, уже имеющегося в этом проекте. В ходе исследования решались следующие задачи: изучалась литература, описывающая различные вариации алгоритмов и условия их применимости, написание программной реализации и вопросы интеграции методов затенения в предоставленный проект Med3Web. Проект Med3Web является высокопроизводительным веб-инструментом для визуализации медицинских данных в форматах: Dicom, Nifti, Ktx, Hdr. Написан на Javascript с использованием WebGL и библиотеки ThreeJS. Данный проект содержит реализацию другого алгоритма затенения. Также целью работы было сравнение результатов работы новых алгоритмов и уже имеющегося в проекте алгоритма на реальных медицинских данных. В результате были реализованы четыре вариации алгоритма затенения и рассмотрены результаты их работы, при различных настройках параметров алгоритмов. Реализованные в работе алгоритмы затенения применимы для рендера практически любых сцен, если есть возможность получить их воксельное представление.

In this paper, an approach to the approximation of shading in rendering volumes is described, which does not require processing of thousands of rays to calculate shading. Instead of this, it is proposed to calculate the shading as a percentage of light-transmitting voxels in a certain area. Thus, much less computation is required. The research set the following goals: studying literature that describes various variations of the algorithms and the conditions for their applicability, writing a software implementation, and resolve issues of integrating shading methods into the provided Med3Web project. The Med3Web project is a high-performance web-based tool for visualizing medical data in the following formats: Dicom, Nifti, Ktx, Hdr. Written in Javascript using WebGL and the ThreeJS library. This project contains an implementation of another shading algorithm. The purpose of the work was also to compare the results of the work of new algorithms and the algorithm already available in the project on real medical data. As a result, four variations of the shading algorithm were implemented and the results of their work were considered, with various settings of the algorithm parameters. The shading algorithms implemented in the work are applicable for rendering almost any scene, if it is possible to get their voxel representation.

• Метод глобального фонового затенения для визуализации объёмов
  • Введение
  • 1. Основы рендера объёмов
  • 2. Разработка нового метода затенения
  • 3. Разработка программной реализации
  • 4. Оценка результатов исследования
  • Заключение
  • Список сокращений и условных обозначений
  • Словарь терминов
  • Список использованных источников
  • Приложение 1. Листинги реализаций алгоритмов
  • Приложение 2. Некоторые дополнительные примеры