<p>Ambient Occlusion är en teknik för ambient ljussättning i digitala tredimensionella scener. Sådana scener ljussätts vanligtvis med en konstant mängd ambient ljus på samtliga ytor oberoende av ytornas vinkel och position gentemot olika ljuskällor i scenen. Detta ger ett platt och kalt intryck och utan vidare ljussättningstekniker är det ytterst svårt att urskönja detaljer i scenen. Ambient Occlusion åthjälper detta genom att reducera mängden ambient ljus i vissa delar av scenen. Ambient ljus är en enkel approximation av det reflekterade diffusa ljuset som antas nå nästan överallt i scenen. Genom att sänka det ambienta ljuset på punkter i scenen med tät eller täckande geometri så ger Ambient Occlusion ett intryck av att det sekundära diffusa ljuset ej når dessa platser. Pappret undersöker en äldre variant av Ambient Occlusion där mängden ambient ljus beräknas statiskt för en scen och sparas i texturer. Vidare undersöks nyare metoder där mängden ambient ljus beräknas dynamiskt på den renderade scenen i Pixel Shaders. Det senare tillvägagångssättet kallas Image Based Ambient Occlusion eller Screen Space Ambient Occlusion. Detta nya tillvägagångssätt jämförs mot den traditionella angreppsvinkeln med förberäknade texturer. Teknikerna utvärderas och jämförs mot varandra i avseende på tids- och minneskomplexitet, enkelhet och visuellt resultat utöver specifika egenskaper för de enskilda teknikerna. Arbetets resultat beskrivs i slutet av rapporten. I resultatet presenteras hur shaderteknikerna pga sina brister inte är applicerbara i alla scener.</p>

Ambient Occlusion är en teknik för ambient ljussättning i digitala tredimensionella scener. Sådana scener ljussätts vanligtvis med en konstant mängd ambient ljus på samtliga ytor oberoende av ytornas vinkel och position gentemot olika ljuskällor i scenen. Detta ger ett platt och kalt intryck och utan vidare ljussättningstekniker är det ytterst svårt att urskönja detaljer i scenen. Ambient Occlusion åthjälper detta genom att reducera mängden ambient ljus i vissa delar av scenen. Ambient ljus är en enkel approximation av det reflekterade diffusa ljuset som antas nå nästan överallt i scenen. Genom att sänka det ambienta ljuset på punkter i scenen med tät eller täckande geometri så ger Ambient Occlusion ett intryck av att det sekundära diffusa ljuset ej når dessa platser. Pappret undersöker en äldre variant av Ambient Occlusion där mängden ambient ljus beräknas statiskt för en scen och sparas i texturer. Vidare undersöks nyare metoder där mängden ambient ljus beräknas dynamiskt på den renderade scenen i Pixel Shaders. Det senare tillvägagångssättet kallas Image Based Ambient Occlusion eller Screen Space Ambient Occlusion. Detta nya tillvägagångssätt jämförs mot den traditionella angreppsvinkeln med förberäknade texturer. Teknikerna utvärderas och jämförs mot varandra i avseende på tids- och minneskomplexitet, enkelhet och visuellt resultat utöver specifika egenskaper för de enskilda teknikerna. Arbetets resultat beskrivs i slutet av rapporten. I resultatet presenteras hur shaderteknikerna pga sina brister inte är applicerbara i alla scener.

The goal of this thesis was to create graphical demo in OpenGL, which would appropriately react on music, which is inseparable part of graphical demos. Work consists of two main parts, first is programming of real-time graphical engine, second is creating graphical demo which would run on graphical engine created in first part. First part focues on programming of OpenGL based application, which would render scene in real-time using techniques from computer graphics. Second part focuses mainly on graphical activity, which includes 3D modelling, texturing, creating animation and connection to music (reaction of environment and animations to changes in music)

Shader programming is important for realistic material and global illumination real-time rendering, especially in 3D industrial fields nowadays, more and more customers of Visual Components Oy, a Finnish 3D software company have been found to be no longer only content with the correct simulation result, but also the result of realistic real-time rendering. This thesis project will provide a deep research on real world material classification, property definition and global illumination techniques in industrial fields. On the other hand, the Shader program for different materials and global illumination techniques are also created according to the classification and definition in this thesis work. Moreover, an external rendering tool Redway3D is evaluated as the reference and regarded as the considerable solution in the future development work.

This work deals with design and implementation of simple demonstration aplication for simulation of a water flow on irregular terrain. The work examines essential building blocks of the simulation. It also suggests approaches that can be used to optimize and/or extend used method.

This thesis deals with the development of benchmark application for the OpenGL ES 3.0 devices using the realistic real-time rendering of 3D scenes. The first part covers the history and new features of the OpenGL ES 3.0 graphics library. Next part briefly describes selected algorithms for the realistic real-time rendering of 3D scenes which can be implemented using the new features of the discussed library. The design of benchmark application is covered next, including the design of online result database containing detailed device specifications. The last part covers implementation on Android and Windows platforms and the testing on mobile devices after publishing the application on Google Play. Finally, the results and possibilites of further development are discussed.

Fyzikálně přijatelné osvětlení v reálném čase je často dosaženo použitím aproximací. Současné metody často aproximují globální osvětlení v prostoru obrazu s využitím schopností moderních grafických karet. Dva techniky z této kategorie, screen-space ambient occlusion a screen-space directional occlusion jsou popsány detailněji v této práci. Screen-space directional occlusion je zobecněná verze screen-space ambient occlusion s podporou jednoho difúzního odrazu a závislostí na směrové informaci světla. Hlavním cílem projektu bylo experimentování s těmito metodami. Pro uniformní distribuci náhodných vzorek pro obě metody byla použita Halton sekvence. Pro potlačení šumu je použita bilaterální filtrace, která bere do úvahy geometrické vlastnosti scény. Metody jsou dál zrychleny použitím nižších rozlišení pro výpočet. Rekonstrukce výsledků do původní velikosti pro vytvoření konečného obrazu je realizována pomoci joint bilateral upsamplingu. Kromě metod globálního osvětlení byly v práci použity aj metody pro mapování stínů a HDR osvětlení.

The aim of this thesis was to implement a software that would be able to render, simulate and record a scene with walking pedestrians in real-time, with emphasis on rendering level of realism. The output of the application could serve as an input test data for people counting systems or similar systems for video recognition. The problem was divided into three major subproblems: character animation, artificial intelligence for character movement and advanced rendering techniques. The character animation problem is solved by the skeletal animation of the model. To achieve the characters moving in a scene autonomously path finding(A* algorithm) and group behaviors(steering behaviors) were implemented. Realism in a scene is added by implemented methods such as normal-mapping, variance shadow-mapping, deffered rendering, skydome, lens flare effect and screen space ambient occlusion. Optimaliaztion of the rendering was implemented using octree data structure for space partitioning. Rendering stage of a scene can be easily parametrized through implemented GUI. Implemented application provides the user with easy way of setting a scene with walking pedestrians, setting its visualization and to record the result.