<p>Då scenkomplexitet och ett högre antal ljuskällor blir vanligare inom spel har ett behov av algortimer för att hantera dessa scener, med bra prestanda, uppståt. En allt vanligare algoritm för detta är Deferred Shading. Rapporten utvärderar två olika metoder för <em>Deferred Shading</em> (traditionell <em>Deferred Shading</em> och <em>Light pre-pass rendering</em>).</p>

<p>Denna rapport behandlar procedurell generering av träd och skapandet av en applikation som med hjälp av multitrådade tekniker genererar och renderar dessa i realtid. Detta exemplifieras av att träden påverkas av vindkrafter. Algoritmen för trädgenerering beskrivs utförligt samt redogör för olika tekniker för att uppnå realtidsprestanda när träden påverkas av vindkrafter.</p>

Då scenkomplexitet och ett högre antal ljuskällor blir vanligare inom spel har ett behov av algortimer för att hantera dessa scener, med bra prestanda, uppståt. En allt vanligare algoritm för detta är Deferred Shading. Rapporten utvärderar två olika metoder för Deferred Shading (traditionell Deferred Shading och Light pre-pass rendering).

Denna rapport behandlar procedurell generering av träd och skapandet av en applikation som med hjälp av multitrådade tekniker genererar och renderar dessa i realtid. Detta exemplifieras av att träden påverkas av vindkrafter. Algoritmen för trädgenerering beskrivs utförligt samt redogör för olika tekniker för att uppnå realtidsprestanda när träden påverkas av vindkrafter.

Skuggor är centrala för hur människan uppfattar världen. Inom datorspel och andra interaktiva 3D-applikationer är det viktigt att underlätta förståelsen av scenen och det finns även ofta en stark vilja att skapa realistiska miljöer. Detta samt att skuggsättning är en komplicerad och prestandakrävande operation gör det till ett viktigt område inom realtidsgrafik. Vi undersöker i denna avhandling relationen mellan prestandan (renderingstiden) för de två populära metoderna för skuggsättning inom realtidsgrafik, shadow mapping och shadow volumes. Undersökningen avgränsas till två utvalda varianter av de ursprungliga algoritmerna. I och med lanseringen av den nya versionen av Direct3D, version 10, öppnas möjligheten för optimeringar av algoritmerna genom användandet av framförallt geometry shaders. På grund av detta implementerar vi algoritmerna både med och utan den nya funktionalitet som introduceras i Direct3D 10 för att besvara om det är möjligt att förbättra prestandan för algoritmerna i Direct3D 10. Resultatet visar tydligt shadow mapping-algoritmens överlägsenhet för annat än scener med mycket få polygoner. Variabler så som ljusets infallsvinkel och objekts storlek har liten inverkan på det slutgiltiga resultatet för när vilken algoritm har bättre prestanda. Resultatet visar även tydligt att användandet av geometry shaders ger en mycket kraftig försämring av prestandan för båda algoritmerna. / Inom interaktiv 3D-grafik som exempelvis datorspel är det viktigt att skapa realistiska miljöer. Att rita ut en realistisk 3D-värld såpass snabbt att användaren inte kan se enskilda bildrutor kräver mycket kraft av datorn. Det är därför viktigt att datorprogrammet använder snabba och effektiva algoritmer. Skuggor är viktigt för att skapa realistiska 3D-miljöer. Detta arbete jämför snabbheten och effektiviteten mellan två olika metoder för att bestämma vad i 3D-världen som ligger i skugga.

Background. Instant replay allows an application to highlight events without exporting a video of the whole session. Hardware-accelerated video encoding allows replay footage to be encoded in real-time with less to no impact on the runtime performance of the actual simulation in the application. Hardware-accelerated video encoding, however, is not supported on all devices such as low-tier mobile devices, nor all platforms like web browsers. When hardware-acceleration is not supported, the replay has to be encoded using a software-implemented encoder instead. Objectives. To evaluate if recording rendering API commands is a suitable replacement of real-time encoding when hardware-accelerated video encoding is not supported. Method. An experimental research method is used to make quantitative measurements of the proposed approach, Reincore, and a real-time encoder. The measured metrics is frame time and memory consumption. The Godot game engine is modified with modules for real-time video encoding (H.264, H.265 and VP9 codecs) and rendering API command recording and replaying. The engine is also used to create test scenes to evaluate if object count, image motion, object loading/unloading, replay video resolution and replay video duration has any impact on the runtime overhead of frame time and memory consumption. Results. The implemented rendering API command replayer, Reincore, appears to have minimal to no impact on the frame time overhead in all scenarios, except for a spike in increased frame time when the replayer initializes synchronization. Reincore show to be overall inferior to real-time video encoding in terms of runtime memory overhead. Conclusions. Overall, real-time encoding using the H.264 or H.265 show a similar result in frame time as recording rendering commands. However, command recording implies a more significant overhead of memory usage than real-time encoding. The frame time of using the VP9 codec for real-time encoding is inferior to recording rendering API commands. / Bakgrund. Återspelning tillåter applikationer att visa upp händelser utan att exportera en video för hela sessionen. Hårdvaruaccelererad videokodning tillåter video av återspelning att kodas i realtid med minimal påverkan på applikationens prestanda för simulering. Hårdvaruaccelererad videokodning stöds dock inte alltid på alla enheter eller plattformar, så som lågt presterande mobila enheter eller webbläsare. När hårdvaruacceleration inte stöds, måste videokodning ske med en mjukvarubaserad implementering istället. Syfte. Att utvärdera om återspelning genom inspelade renderingskommandon som fördröjer arbetet för videokodning är ett lämpligt alternativ till videokodning i realtid, när hårdvaruacceleration inte stöds. Metod. En experimentel forskningsmetod används för att samla kvantitativ mätdata från den föreslagna tillvägagången, Reincore, and en realtidsvidekodare. Mätdatan består av bildtid och minnesanvändning. Genom att modifiera spelmotorn Godot skapas moduler för realtids-videokodning samt inspelning av renderingskommandon. Spelmotorn används också för att skapa testscener för att utvärdera om antal objekt, bildrörelse, skapande av objekt under körning, upplösning eller videolängd har någon inverkan på bildtid eller minnesanvändning. Resultat. Den implementerade renderingskommando-inspelaren, Reincore, visar minimal påverkan på bildtid, med undantag för en temporär ökning när återspelaren initierar synkronisering. Reincore visar sig vara underlägsen till realtids-videokodning när det gäller minnesanvändning. Slutsatser. Realtids-videokodning med H.264 eller H.265 som video-codec visar övergripande bättre resultat för återspelning än renderingskommandoinspelning, när det gäller både bildtid samt minnesanvändning. Bildtiden för VP9 video-codec för realtids-videokodning visar däremot sämre resultat än renderingskommandinspelning.