Trots den senaste tidens hårdvaruutveckling är realtidsrendering av stora folkmassor fortfarande ingen trivial uppgift. Denna uppgift beskrivs som crowd rendering. Effektiv crowd rendering bygger ofta på instansiering, men instansiering kommer med ett problem, det skapar kloner. Denna uppsats syftar till att undersöka och utvärdera ett antal tekniker som används för att skapa mångfald för instansierade modeller. Dessa tekniker kommer tillsammans att kallas varierad instansiering. Ett annat mål är att avgöra hur många modeller som behövs för att varierad instansiering skall betala sig i jämförelse med icke- instansierad utritning. Metoden som används är att mäta tiden för varje uppdatering på GPU för varje teknik med hjälp av ett mätinstrument. Varje teknik har implementerats i en applikation som skapats speciellt för detta ändamål. Analysen av mätningarna resulterade i tre kategorier. Kategorierna är GPU procentuell arbetsbörda stigande för instans avtagande för polygon, sjunkande för instans avtagande för polygon och jämn för instans och polygon. Antalet instanser som behövs för varierad instansiering skall betala sig i jämförelse med en icke- instansierad utritning bestämdes till någonstans mellan 100 och 300 modeller, beroende på antalet polygoner.

In modern 3D games and movies, large character crowds are commonly rendered which can be expensive with regard to rendering times. As character complexity increases, so does the need for optimizations. Level of Detail (LOD) techniques are used to optimize rendering by reducing geometric complexity in a scene. One such technique is reducing a complex character to a textured flat plane, a so called imposter. Previous research has shown that imposters are a good way of optimizing 3D-rendering, and can be done without decreasing visual fidelity compared to 3D-models if rendered statically up to a one- to-one pixel to texel ratio. In this report we look further into using imposers as an LOD technique by investigating how animation, in particular rotation, of imposters at different distances affects human perception when observing character crowds. The results, with regards to static non rotating characters, goes in line with previous research showing that imposters are indistinguishable from 3D-models when standing still. When introducing rotation, slow rotation speed is shown to be a dominant factor compared to distance which reveals crowds of imposters. On the other hand, the results suggest that fast movements could be used as a means for hiding flaws in pre-rendered imposters, even at near distances, where non moving imposters otherwise could be distinguishable. / I moderna 3D-spel och filmer är rendering av stora mängder karaktärer vanligt förekommande, vilket kan vara kostsamt med avseende på renderingstider. Allt eftersom karaktärernas komplexitet ökar så ökar behovet av optimeringar. Level of Detail (LOD) tekniker används för att optimera rendering genom att reducera geometrisk komplexitet i en scen. En sådan teknik bygger på att reducera en komplex karaktär till ett texturtäckt plan, en så kallad imposter. Tidigare forskning har visat att imposters är ett bra sätt att optimera 3D-rendering, och kan användas utan att minska visuell trohet jämfört med 3D-modeller om de renderas statiskt upp till ett förhållande av en-till-en pixel per texel. I den här rapporten tittar vi vidare på imposters som en LOD teknik genom att undersöka hur animering, i synnerhet rotation, av imposters vid olika avstånd påverkar mänsklig iaktagelseförmåga när folkmassor av karaktärer observeras. Resultaten, med hänsyn till statiska icke-roterande karaktärer, går i linje med tidigare forskning och visar att imposters inte är urskiljbara från 3D-modeller när de står stilla. När rotation introduceras visar det sig att långsam rotation är en dominerande faktor jämfört med avstånd som avslöjar folkmassor av imposters. Å andra sidan tyder resultaten på att snabba rörelser skulle kunna användas för att dölja brister hos förrenderade imposters, även vid små avstånd, där stillastående imposters annars kan vara urskiljbara.

Virtual crowd rendering have been used in film industry with offine rendering methods for a long time. But its existence in interactive real-time applications such as video games is not so common due to the limited rendering power of current graphics hardware. This thesis describes a novel method to improve shadow mapping performance of a crowded scene by taking into account the screen space visibility of the casted shadow of a crowd instance when rendering the shadow maps. A grid-based visibility mask creation method is proposed which is irrelevant to scene complexity. This improves the rendering performance especially when there are many occluded instances of the crowd which is a common scenario in urban environments and accelerates the usage of crowds in real time applications, such as games. We compute visibility of all agents in a crowd in parallel on the graphics processing unit(GPU) without having a requirement of a stencil buer or light direction dependent shadow mask. Technique also improves the view space rendering time by reducing the visibility check cost of the agents that are located on the invisible areas of the scene. The methodology introduced in this thesis gets more effective in each shadow map rendering pass by re-using the same visibility mask for shadow caster culling and enables many local lights with shadows. We also give a brief information about the state of the art of crowd rendering and shadowing, explaining how suitable the method with the implementations of different shadow mapping approaches. The technique is very well compatible with the modern crowd rendering techniques such as skinned instancing, dynamic level of detail(LOD) determination and GPU-based simulation.