Computer Graphics – Alexandra Institute

LEGO Digital Designer er et frit tilgængeligt program til at bygge LEGO-modeller i 3D på en almindelig computer. Konsulentaftalen med Alexandra Instituttet har løbet siden december 2009, og vi har i den forløbne tid implementeret en række teknikker der giver en afgørende bedre realisme i den interaktive grafiske fremstilling af LEGO-klodser.

Avancerede visuelle effekter
Det drejer sig om visuelle effekter som bløde skygger, refleksioner og farveblødning. Disse visuelle fænomener er vigtige for en god forståelse af form, materiale og dybde og hjælper derfor brugeren af programmet til en mere intuitiv byggeoplevelse.

I traditionelle formuleringer er sådanne effekter dog ikke mulige at implementere i et interaktivt produkt som LEGO Digital Designer. De er simpelthen for avancerede og derfor for langsomme at beregne og vise.

Sådan ser Lego Digital Designer ud i dag

Ambient-occlusion
Den problem har vi løst ved at programmere ambient-occlusion (til bløde skygger) samt lokale farvede refleksioner som en post-processeringseffekt i screen-space – også kaldet screen space directional occlusion.
Det betyder at disse effekter beregnes på en grov tilnærmelse af den faktiske 3D-scene, nemlig pixels med dybde. Men effekten er næsten lige så god som den ”ægte” vare – og meget hurtigere.

Én af grundene til at dette kan lade sig gøre er at vi kan udnytte GPU’en til fulde, og at netop dette visuelle fænomen er lavfrekvent og derfor ikke så følsomt over for den type approksimation vi laver.

Her er samme billede med Screen Space Directional Occlusion

Globale refleksioner
Vi her ydermere programmeret globale refleksioner (både spejl-, glossy og diffuse refleksioner) som en voxel baseret effekt hvor vi simulerer lysets udbredelse efter at det har ramt en overflade første gang (Light Probagation Volumes).

Senest har vi set på hvordan sådanne effekter kan kombineres med højkvalitets anti-aliasing, dvs. at undgå ”hakker” i 3D-grafikken pga. en manglende opløsning på skærmen.

Interaktiv grafik-motor
På sigt ønsker vi at opbygge en interaktiv grafik-motor der kan levere lige så god kvalitet som traditionelle offline algoritmer (raytracing) der simulerer lysets generelle effekter.

Her de ekstra nuancer der er lagt oveni det oprindelige billede: bløde sort-hvide skygger og farverefleksion

Forbedringerne er ikke implementeret i den aktuelle version af LEGO Digital Designer endnu, men vil være tilgængelige i den kommende version af programmet, der forventes udsendt sidst i 2010.

Tags: gpu, Lego, ssao, ssdo