Methods for generation of photorealistic images

Abstract

Сучасна комп’ютерна графіка [1] є одним із найважливіших напрямів розвитку інформаційних технологій. Її використання охоплює комп’ютерні ігри, кінематографію, архітектурну візуалізацію, системи віртуальної та доповненої реальності, медицину, наукові симуляції та цифровий дизайн. Одним із ключових завдань комп’ютерної графіки є створення фотореалістичних зображень, максимально наближених до реального людського сприйняття навколишнього світу. Реалістичність цифрового зображення [1–7] визначається точністю моделювання геометрії, освітлення, матеріалів, текстур і фізичних властивостей поверхонь. Розвиток графічних процесорів і спеціалізованих алгоритмів дав змогу перейти від простих растрових сцен до складних систем глобального освітлення та трасування променів у реальному часі. У сучасних системах генерації зображень активно застосовуються нейромережеві методи, які істотно розширюють можливості класичного рендерингу. Мета монографії — проаналізувати сучасні методи генерації фотореалістичних зображень, дослідити їхні математичні й апаратні основи та перспективи розвитку технологій цифрової візуалізації.

Modern computer graphics [1] is one of the most important areas of information technology development. Its use covers computer games, cinematography, architectural visualization, virtual and augmented reality systems, medicine, scientific simulations, and digital design. One of the key tasks of computer graphics is to create photorealistic images that are as close as possible to the real human perception of the world around them. The realism of a digital image [ 1-7 ] is determined by the accuracy of modeling geometry, lighting, materials, textures, and physical properties of surfaces. The development of graphics processors and specialized algorithms has allowed us to move simple raster scenes to complex real-time global illumination and ray tracing systems. In modern image generation systems, neural network methods are actively used, which significantly expand the capabilities of classical rendering. The purpose of the monograph is to analyze modern methods for generating photorealistic images, study their mathematical and hardware foundations, and study the prospects for the development of digital visualization technologies.