12
Календарь конференций
  • 18 – 21 сентября

    I Всероссийская конференция преподавателей кристаллографии

  • 25 октября

    Шестая ежегодная научная конференция консорциума журналов экономического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

  • 25 – 26 октября

    Научно-практическая конференция студентов, магистрантов и аспирантов III Молодежные Губеровские чтения "Юго-Восточная Азия: историческое развитие и социально-политическая трансформация"

  • 13 – 15 ноября

    Международная научная конференция «Добро и зло на Востоке: этика, политика, экономика»

  • 22 – 24 ноября

    Ежегодная Всероссийская научная конференция с международным участием «Наука в вузовском музее»

  • 23 – 25 ноября

    Международная научно-практическая конференция "Государство и право России в современном мире"

  • 23 – 25 ноября

    V Национальный конгресс по регенеративной медицине

Все конференции
Программы поддержки талантливой молодежи
Программы дополни-
тельного образования
Проект «Вернадский»
Конкурсы на замещение должностей научных и педагогических работников
Олимпиады школьников и универсиады в МГУ
«Университет без границ»
16/12/21

Ученые МГУ создали программный комплекс для оптического моделирования освещенности в задачах рендеринга и AR

Сотрудники факультета вычислительной математики и кибернетики (ВМК) МГУ разработали собственный программный комплекс для моделирования освещённости. Его можно использовать как плагин к Autodesk 3Ds Max (программному обеспечению для 3D-моделирования и визуализации) при реализации проектов в архитектуре, рекламе, кино и мультипликации, а также в задачах обучения искусственного интеллекта. Результаты были опубликованы в журнале Programming and Computer Software. Работа выполнена в рамках деятельности научно-образовательной школы МГУ «Мозг, когнитивные системы, искусственный интеллект».

Оптическое моделирование и расчёт освещённости – важнейшие механизмы познания мира, а процесс создания реалистичной компьютерной графики – это сложный процесс, результаты которого могут быть применены на практике в различных направлениях: от архитектуры, светотехники, рекламы, кино, мультипликации до проектов дополненной и виртуальной реальности, индустрии развлечений, компьютерных игр и промышленности.

Трудновычислимые феномены освещённости, возникающие при моделировании распространения света, приводят к необходимости вычисления интеграла от сложной функции в многомерном пространстве (порядка 100 измерений). В этом случае перед программистами возникает фундаментальная проблема – как решить данную задачу за конечное время (причём, на практике оно должно быть небольшим) на компьютере с ограниченными ресурсами.

Для решения проблемы учёные МГУ выбрали семейство методов Монте-Карло по схеме Марковских Цепей. Для повышения производительности они использовали графические процессоры (Graphics Processing Units, GPU) и одновременный расчёт на многих GPU. «Реализованные в процессе работы над проектом алгоритмы были интегрированы в свободно распространяемую отечественную программную систему расчёта освещённости на GPU Hydra Renderer с открытым исходным кодом, что позволило на практике в 5–6 раз повысить точность при том же времени расчёта (что в задаче расчёта освещённости эквивалентно ускорению в 25–30 раз) по сравнению с другими алгоритмами, реализованными в этой системе», – рассказал к.ф.-м.н., научный сотрудник лаборатории компьютерной графики и мультимедиа кафедры интеллектуальных информационных технологий факультета ВМК МГУ Владимир Фролов.

Автор считает, что «за эффективность методов нужно платить ограничениями или сложностью реализации. Нет лучшего и универсального алгоритма. Если это допускает постановка задачи, следует всегда принимать во внимание специфику типичных сцен, для которых создается рендер-система. Это позволит сделать разработку дешевле, а полученную программную систему эффективнее».

Сотрудники факультета ВМК реализовывали существующие методы и на их основе разработали новые. Ученых особенно интересовало исследование эффективности продвинутых методов на основе марковских цепей (MCMC) на графических процессорах.

Данная статья является в некоторой степени интегральной работой по многим проектам и аккумулирует опыт многих лет. «Конечно, существуют и другие подобные работы, однако они не делают акцент на практической стороне использования методов. В результате мы видим из года в год одни и те же методы, которые выдаются за новые, но по сути таковыми не являются», – подчеркнул Владимир Фролов.

Авторы убеждены, что на основе выводов, сделанных в работе, можно строить новые эффективные программные комплексы для рендеринга и расчёта освещения в различных прикладных областях.