Rendering Planetary Atmospheres in Real-Time

Abstract

V oblasti fotorealistického vykreslování fyzikálních jevů hraje renderování atmosférického rozptylu světla velice důležitou roli. Vykreslování oblohy a atmosféry obecně je nezbytné pro většinu her, různých simulátorů, virtuálních světů či dokonce i animovaných filmů. Je to sice velice těžká úloha, ale díky rozvoji specializovaného počítačového hardware je dnes již zvládnutelná. V mé bakalářské práci představuji přesnou a zároveň rychlou metodu pro zobrazování planetárních atmosfér. Toho je dosaženo předpočítáním složitých rovnic primárního rozptylu světla do série vyhledávacích tabulek. Správná barva atmosféry je z nich poté vyzdvižena ve fragment shaderu. Prezentovaná metoda je implementována v počítačovém programu, který je schopen vykreslovat realistickou atmosféru rychlostí několika set snímků za sekundu.

In the field of photorealistic rendering of physical phenomena, the rendering of atmospheric light scattering takes a very important place. Realtime rendering of sky and atmosphere in general is essential for all outdoor computer games, various simulators, virtual worlds or even for animated movies. It is a very difficult task, but thanks to the advancement of dedicated graphics hardware we can reach it today. In my thesis I present an accurate and fast method for real-time rendering of planetary atmospheres. This is achieved by precomputing complex single-scattering equations into a set of lookup tables. The correct atmospheric colour values are then fetched from these in the fragment shader. The presented method is then implemented in a program that is capable of rendering realistic atmosphere in hundreds of FPS.