Добірка наукової літератури з теми "Physically based rendering (PBR)"

We introduce a way of implementing physically-based renderers that can switch rendering methods with a raytracing library. Various physically-based rendering (PBR) methods can generate beautiful images that are close to human view of real world. However, comparison between corresponding pairs of pixels of image pairs generated by different rendering methods is necessary to verify whether the implementation correctly obeys mathematical models of PBR. For comparison, result images must be same scene, same resolution, from same camera angle. We explain fundamental theory of PBR first, and present overview of a library for PBR, Embree, developed by Intel, as a way of rendering-switchable implementation. Finally, we demonstrate computing result images by a renderer we developed. The renderer can switch rendering methods and be extended for other method implementations.

In recent years, massive digitisation of cultural heritage (CH) assets has become a focus of European programmes and initiatives. Among CH settings, attention is reserved to the immense and precious museum collections, whose digital 3D reproduction can support broader non-invasive analyses and stimulate the realisation of more attractive and interactive exhibitions. The reconstruction pipeline typically includes numerous processing steps when passive techniques are selected to deal with object digitisation. This article presents some insights on critical operations, which, based on our experience, can rule the quality of the final models and the reconstruction times for delivering 3D heritage results, while boosting the sustainability of digital cultural contents. The depth of field (DoF) problem is explored in the acquisition phase when surveying medium and small-sized objects. Techniques for deblurring images and masking object backgrounds are examined relative to the pre-processing stage. Some point cloud denoising and mesh simplification procedures are analysed in data post-processing. Hints on physically-based rendering (PBR) materials are also presented as closing operations of the reconstruction pipeline. This paper explores these processes mainly through experiments, providing a practical guide, tricks, and suggestions when tackling museum digitisation projects.

Feature lines visualize the shape and structure of 3D objects, and are an essential component of many non-photorealistic rendering styles. Existing feature line rendering methods, however, are only able to render feature lines in limited contexts, such as on immediately visible surfaces or in specular reflections. We present a novel, path-based method for feature line rendering that allows for the accurate rendering of feature lines in the presence of complex physical phenomena such as glossy reflection, depth-of-field, and dispersion. Our key insight is that feature lines can be modeled as view-dependent light sources. These light sources can be sampled as a part of ordinary paths , and seamlessly integrate into existing physically-based rendering methods. We illustrate the effectiveness of our method in several real-world rendering scenarios with a variety of different physical phenomena.

Актуальність теми. Актуальною задачею комп’ютерної графіки являється отримання реалістичних зображень, котрі активно користуються попитом в промисловості, ігровій індустрії та кіно. Фотореалістичне зображення характеризується такими ефектами, як м’які тіні, напівтіні, каустика, динамічне розмиття, глибина різкості, нечіткі відбиття, блиск, напівпрозорість. Серед існуючих підходів фотореалістичної візуалізації методи трасування променів являються найбільш точними, оскільки вони базуються на фізичній моделі поширення світла. Існує багатий спектр різноманітних методів трасування променів, отже з’являється необхідність у вибірці найбільш ефективних точних методів трасування променів, котрі будуть в середній мірі коректно працювати для широкого ряду статичних (в майбутньому і динамічних) сцен, що проходять візуалізацію. Об’єктом дослідження є процес фізично обґрунтованого рендерингу і процес трасування променів. Предметом дослідження є способи трасування променів та методи розрахунку індексу передачі кольору. Мета роботи: дослідження методів PBR (Physical Based Rendering), їх одночасного використання для отримання максимального ефекту реалізму; оцінка здатності джерела світла виявляти всі частоти його кольорового спектру у порівнянні з контрольним світлом. Наукова новизна, а точніше – інноваційне рішення полягає в тому, що розроблений рушій реалізує обчислення індексу передачі кольору (CRI - Color Rendering Index) з високим рівнем точності відносно очікуваних значень контрольних джерел світла. Практична цінність проведених досліджень полягає у розробці нового PBRE, який для рендерингу сцен використовує емпіричні моделі освітлення; реалізовані такі моделі BRDF, як Ламберта, Орена Найара, Торренса Спарроу, дзеркального відбиття, дзеркального пропускання і виміряного BRDF. Реалізована підтримка декількох технік трасування променів: трасування Уайтеда і трасування шляху. Розраховуються кольори з використанням спектральних даних і колірний простір CIE XYZ в сценах PBR для досягнення високої передачі кольору. TTFD також підтримує обчислення індексу передачі кольору (CRI – Color Rendering Index). Цей показник описує здатність джерела світла точно відображати всі частоти його колірного спектра в порівнянні з ідеальним еталонним світлом аналогічного типу. Структура та обсяг роботи. Магістерський дипломний проект складається зі вступу, чотирьох розділів та висновків. У вступі подано загальну характеристику роботи, зроблено оцінку сучасного стану проблеми, обґрунтовано актуальність напрямку досліджень, сформульовано мету і задачі досліджень, показано наукову новизну отриманих результатів і практичну цінність роботи. У першому розділі розглянуто принципи колориметрії та радіометрії. Вони складають основу деяких основних ключових особливостей TTFD. Зокрема, розрахунок кольору і методи освітлення / затінення, реалізовані в TTFD, використовують поняття, представлені даному розділі. У другому розділі розглянуто трасування променів: фотореалістичний рендеринг (візуалізація). Коротка класифікація алгоритмів трасування променів. Вирішення рівняння рендеринга. У третьому розділі наведено особливості реалізації розробленої системи. У четвертому розділі представлено підходи до тестування системи в цілому та окремих модулів. У висновках представлені результати проведеної роботи. Робота представлена на 116 аркушах, містить посилання на список використаних літературних джерел. Ключові слова: фізичний рендеринг (PBR), трасування променів, індекс передачі кольору, емпіричні моделі освітлення, модель Уайтеда, трасування шляху.
Relevance of the topic. The actual task of computer graphics is to obtain realistic images that are actively in demand in industry, gaming and film industry. A photorealistic image is characterized by such effects as soft shadows, partial shade, caustic, dynamic blur, depth of field, fuzzy reflection, shine, translucency. Among the existing approaches of photorealistic visualization, ray tracing methods are the most accurate because they are based on a physical model of light propagation. There is a wide range of different ray-tracing methods, and therefore there is a need to select the most efficient, accurate ray-tracing methods that will, in average, work correctly for a wide range of static (future dynamic) scenes, and are being visualized. The object of the research is the process of physically sound rendering and the ray tracing process. The subject of research is the methods of ray tracing and methods for calculating the color rendering index. Objective: to study the methods of PBR (Physical Based Rendering), their simultaneous use to obtain the maximum effect of realism; assessment of the ability of a light source to detect all the frequencies of its color spectrum compared to the control light. The scientific novelty, or rather, an innovative solution, is that the engine developed implements the calculations of the color rendering index (CRI - Color Rendering Index) with a high degree of accuracy relative to the expected values of the control light sources. The practical value of the research is the development of a new PBRE, which employs empirical lighting models for rendering scenes; BRDF models such as Lambert, Oren Nayar, Torrens Sparrow, specular reflection, specular transmission and measured BRDF are implemented. Implemented support for several ray tracing techniques: Traced by Wyted and path tracing. Colors are calculated using spectral data and CIE XYZ color space in PBR scenes to achieve high color rendering. TTFD also supports Color Rendering Index (CRI) calculations. This indicator describes the ability of a light source to accurately reflect all the frequencies of its color spectrum compared to ideal reference light of a similar type. Structure and scope of work. Master thesis project consists of introduction, four chapters and conclusions. The introduction presents a general description of the work, assesses the current state of the problem, substantiates the relevance of the research area, formulates the goals and objectives of the research, shows the scientific novelty of the results and practical value of the work. The first section discusses the principles of colorimetry and radiometry. They form the basis of some key TTFD key features. In particular, color calculations and lighting / shading methods implemented in TTFD use the concept presented in this section. The second section deals with ray tracing: photorealistic rendering (visualization). Brief classification of ray tracing algorithms. Solution of the rendering equation. The third section presents the features of the implementation of the developed system. The fourth section presents approaches to testing the system as a whole and individual modules. The findings present the results of this work. The work is presented on 116 pages, contains links to the list of references used.
Актуальность темы. Актуальной задачей компьютерной графики является получение реалистичных изображений, которые активно пользуются спросом в промышленности, игровой индустрии и кино. Фотореалистичное изображение характеризуется такими эффектами, как мягкие тени, полутени, каустика, динамическое размытие, глубина резкости, нечеткие отражение, блеск, полупрозрачность. Среди существующих подходов фотореалистичной визуализации методы трассировки лучей являются наиболее точными, поскольку они базируются на физической модели распространения света. Существует богатый спектр различных методов трассировки лучей, следовательно появляется необходимость в выборке наиболее эффективных точных методов трассировки лучей, которые будут в средней степени правильно работать для широкого ряда статических (в будущем и динамических) сцен, проходят визуализацию. Объектом исследования является процесс физически обоснованного рендеринга и процесс трассировки лучей. Предметом исследования являются способы трассировки лучей и методы расчета индекса цветопередачи. Цель работы: исследование методов PBR (Physical Based Rendering), их одновременного использования для получения максимального эффекта реализма; оценка способности источника света выявлять все частоты его цветового спектра по сравнению с контрольным светом. Научная новизна, а точнее - инновационное решение, заключается в том, что разработан двигатель реализует вычисления индекса цветопередачи (CRI - Color Rendering Index) с высокой степенью точности относительно ожидаемых значений контрольных источников света. Практическая ценность проведенных исследований состоит в разработке нового PBRE, который для рендеринга сцен использует эмпирические модели освещения; реализованы такие модели BRDF, как Ламберта, Орена Найара, Торренса Спарроу, зеркального отражения, зеркального пропускания и измеренного BRDF. Реализована поддержка нескольких техник трассировки лучей: трассировки Уайтеда и трассировки пути. Рассчитываются цвета с использованием спектральных данных и цветовое пространство CIE XYZ в сценах PBR для достижения высокой цветопередачи. TTFD также поддерживает вычисления индекса цветопередачи (CRI - Color Rendering Index). Этот показатель описывает способность источника света точно отражать все частоты его цветового спектра по сравнению с идеальным эталонным светом аналогичного типа. Структура и объем работы. Магистерский дипломный проект состоит из введения, четырех глав и выводов. Во введении представлена общая характеристика работы, произведена оценка современного состояния проблемы, обоснована актуальность направления исследований, сформулированы цели и задачи исследований, показано научную новизну полученных результатов и практическую ценность работы. В первом разделе рассмотрены принципы колориметрии и радиометрии. Они составляют основу некоторых основных ключевых особенностей TTFD. В частности, расчет цвета и методы освещения / затенения, реализованные в TTFD, используют понятие, представленные данном разделе. Во втором разделе рассмотрены трассировки лучей: фотореалистичный рендеринг (визуализация). Краткая классификация алгоритмов трассировки лучей. Решение уравнения рендеринга. В третьем разделе приведены особенности реализации разработанной системы. В четвертом разделе представлены подходы к тестированию системы в целом и отдельных модулей. В выводах представлены результаты проведенной работы. Работа представлена на 116 листах, содержит ссылки на список использованных литературных источников.

Physically Based Rendering (PBR) is a mainstay of offline and real-time rendering. The principles behind it were first implemented in offline renderers due to processing time not being an issue. Subsequently, real-time rendering began using the same principles especially in the medium of games. Transferring the methods to a real-time environment has led to increasing number of compromises in the physicality, but the principles remain the same. Some of the main goals include adherence to empirically measured reflectances that, among other issues, conserve light energy realistically. With industries such as automotive manufacturers wanting to incorporate modern rendering techniques to their products, there is a need to investigate how such techniques perform in low-end devices. This thesis tests PBR in different devices, from low-end to high-end, to determine the specific performance impacts of PBR. The implementation of PBR presented in this thesis is portable to different hardware platforms and provides approximately the same results in each device. PBR, as it is implemented in modern game engines, impacts the performance significantly. However, there are methodology components that can be applied to rendering pipelines with minimal cost
Fysiikkaperusteinen renderöinti (PBR) on offline- ja reaaliaikaisen renderöinnin tärkeä osa. Sen takana olevat periaatteet otettiin ensin käyttöön offline-renderöinnissä eli elokuvagrafiikassa, koska siinä käsittelyaika ei ole ongelma. Reaaliaikaisessa renderöinnissä, etenkin peleissä, on alettu käyttämään samoja periaatteita. Menetelmien siirtäminen reaaliaikaiseen ympäristöön on lisännyt fyysisyyteen liittyviä kompromisseja, mutta periaatteet ovat pysyneet samoina. Päätavoitteena PBR:ssä on valon heijastumisen empiirisesti mitattujen seurauksien noudattaminen. Yksi tälläinen seuraus on muun muassa valon energian säilyvyys. Teollisuudenaloilla, kuten autoteollisuudessa, valmistajat haluavat sisällyttää tuotteisiinsa nykyaikaista renderöintitekniikkaa. Tämä luo tarpeen selvittää, miten tällaiset tekniikat toimivat resurssiköyhissä laitteissa. Tämä diplomityö testaa PBR:n toteutusta eri laitteissa, pienitehoisesta suurempitehoiseen, PBR:lle erityisien suorituskykyvaikutusten määrittämiseksi. Tässä diplomityössä esitettävä, testaukseen tarkoitettu, PBR:n toteutus on siirrettävissä eri laitteistoalustoille ja se tuottaa suunnilleen samat visuaaliset tulokset kussakin laitteessa. PBR, joka on toteutettu samalla tavalla kuin nykyaikaisissa pelimoottoreissa, vaikuttaa suorituskykyyn merkittävästi sulautetuissa järjestelmissä. PBR sisältää kuitenkin komponentteja, joita voidaan käyttää renderöintiin ilman suuria tehovaatimuksia

Lighting is essential to generate realistic images using computer graphics. The computation of lighting takes into account the multitude of ways which light propagates around a virtual scene. This is termed global illumination, and is a vital part of physically-based rendering. Although providing compelling and accurate images, this is a computationally expensive process. This thesis presents several methods to improve the speed of global illumination computation, and therefore enables faster image synthesis. Global illumination can be calculated in an offline process, typically taking many minutes to hours to compute an accurate solution, or it can be approximated at interactive or real-time rates. This work proposes three methods which tackle the problem of improving the efficiency of computing global illumination. The first is an interactive method for calculating multiple-bounce global illumination on graphics hardware, which exploits the power of the graphics pipeline to create a voxelised representation of the scene through which light transport is computed. The second is an unbiased physically-based algorithm for improving the efficiency of path generation when calculating global illumination in complicated scenes. This is adaptive, and learns information about the lighting in the scene as the rendering progresses, and uses this to reduce variance in the image. In both common scenes used in graphics and situations which involve difficult light paths, this method gives a 30 - 70% boost in performance. The third method in this thesis is a sampling method which improves the efficiency of the common indoor-outdoor lighting scenario. This is done by both combining the lighting distribution with view importance, and automatically determining the important areas of the scene in which to start light paths. This gives a speed up of between three times, and two orders of magnitude, depending on scene and lighting complexity.

Le rendu fondé sur la physique est utilisé pour le design, l'illustration ou l'animation par ordinateur. Ce type de rendu produit des images photo-réalistes en résolvant les équations qui décrivent le transport de la lumière dans une scène. Bien que ces équations soient connues depuis longtemps, et qu'un grand nombre d'algorithmes aient été développés pour les résoudre, il n'en existe pas qui puisse gérer de manière efficace toutes les scènes possibles. Plutôt qu'essayer de développer un nouvel algorithme de simulation d'éclairage, nous proposons d'améliorer la robustesse de la plupart des méthodes utilisées à ce jour et/ou qui sont amenées à être développées dans les années à venir. Nous faisons cela en commençant par identifier les sources de non-robustesse dans un moteur de rendu basé sur la physique, puis en développant des méthodes permettant de minimiser leur impact. Le résultat de ce travail est un ensemble de méthodes utilisant différents outils mathématiques et algorithmiques, chacune de ces méthodes visant à améliorer une partie spécifique d'un moteur de rendu. Nous examinons aussi comment les architectures matérielles actuelles peuvent être utilisées à leur maximum afin d'obtenir des algorithmes plus rapides, sans ajouter d'approximations. Bien que les contributions présentées dans cette thèse aient vocation à être combinées, chacune d'entre elles peut être utilisée seule : elles sont techniquement indépendantes les unes des autres
Physically-based rendering is used for design, illustration or computer animation. It consists in producing photorealistic images by solving the equations which describe how light travels in a scene. Although these equations have been known for a long time and many algorithms for light simulation have been developed, no algorithm exists to solve them efficiently for any scene. Instead of trying to develop a new algorithm devoted to light simulation, we propose to enhance the robustness of most methods used nowadays and/or which can be developed in the years to come. We do this by first identifying the sources of non-robustness in a physically-based rendering engine, and then addressing them by specific algorithms. The result is a set of methods based on different mathematical or algorithmic methods, each aiming at improving a different part of a rendering engine. We also investigate how the current hardware architectures can be used at their maximum to produce more efficient algorithms, without adding approximations. Although the contributions presented in this dissertation are meant to be combined, each of them can be used in a standalone way: they have been designed to be internally independent of each other

In this paper, I present a framework for implementing level of detail (LOD) for a 3d physically based fire rendering running on the GPU. While realistic fire rendering that runs in real time exists, it is generally not used in real-time applications such as game, due to the high cost of running such a rendering. Most research into the rendering of fire is only concerned with the fire itself, and not how it can best be included in larger scenes with a multitude of other complex objects. I present methods for increasing the efficiency of a physically based fire rendering without harming its visual quality, by dynamically adjusting the detail level of the fire according to its importance for the current view. I adapt and use methods created both for LOD and for other areas to alter the detail level of the visualization and simulation of a fire rendering. The desired detail level is calculated by evaluating certain conditions such as visibility and distance from the viewpoint, and then used to adjust the detail level of the visualization and simulation of the fire. The implementation of the framework could not be completed in time, but a number of tests were run to determine the effect of the different methods used. These results indicate that by making adjustments to the simulation and visualization of the fire, large boosts in performance are gained without significantly harming the visual quality of the fire rendering.

This thesis presents methods for photorealistic rendering of virtual objects so that they can be seamlessly composited into images of the real world. To generate predictable and consistent results, we study physically based methods, which simulate how light propagates in a mathematical model of the augmented scene. This computationally challenging problem demands both efficient and accurate simulation of the light transport in the scene, as well as detailed modeling of the geometries, illumination conditions, and material properties. In this thesis, we discuss and formulate the challenges inherent in these steps and present several methods to make the process more efficient. In particular, the material contained in this thesis addresses four closely related areas: HDR imaging, IBL, reflectance modeling, and efficient rendering. The thesis presents a new, statistically motivated algorithm for HDR reconstruction from raw camera data combining demosaicing, denoising, and HDR fusion in a single processing operation. The thesis also presents practical and robust methods for rendering with spatially and temporally varying illumination conditions captured using omnidirectional HDR video. Furthermore, two new parametric BRDF models are proposed for surfaces exhibiting wide angle gloss. Finally, the thesis also presents a physically based light transport algorithm based on Markov Chain Monte Carlo methods that allows approximations to be used in place of exact quantities, while still converging to the exact result. As illustrated in the thesis, the proposed algorithm enables efficient rendering of scenes with glossy transfer and heterogenous participating media.
En av de största utmaningarna inom datorgrafik är att syntetisera, eller rendera, fotorealistiska bilder. Fotorealistisk rendering används idag inom många tillämpningsområden såsom specialeffekter i film, datorspel, produktvisualisering och virtuell verklighet. I många praktiska tillämpningar av fotorealistisk rendering är det viktigt att kunna placera in virtuella objekt i fotografier, så att de virtuella objekten ser verkliga ut. IKEA-katalogen, till exempel, produceras i många olika versioner för att passa olika länder och regioner. Grunden till de flesta bilderna i katalogen är oftast densamma, men symboler och standardmått på möbler varierar ofta för olika versioner av katalogen. Istället för att fotografera varje version separat kan man använda ett grundfotografi och lägga in olika virtuella objekt såsom möbler i fotot. Genom att på det här sättet möblera ett rum virtuellt, istället för på riktigt, kan man också snabbt testa olika möbleringar och därmed göra ekonomiska besparingar. Den här avhandlingen bidrar med metoder och algoritmer för att rendera fotorealistiska bilder av virtuella objekt som kan blandas med verkliga fotografier. För att rendera sådana bilder används fysikaliskt baserade simuleringar av hur ljus interagerar med virtuella och verkliga objekt i motivet. För fotorealistiska resultat kräver simuleringarna noggrann modellering av objektens geometri, belysning och materialegenskaper, såsom färg, textur och reflektans. För att de virtuella objekten ska se verkliga ut är det viktigt att belysa dem med samma ljus som de skulle ha haft om de var en del av den verkliga miljön. Därför är det viktigt att noggrant mäta och modellera ljusförhållanden på de platser i scenen där de virtuella objekten ska placeras. För detta använder vi High Dynamic Range-fotografi, eller HDR. Med hjälp av HDR-fotografi kan vi noggrant mäta hela omfånget av det infallande ljuset i en punkt, från mörka skuggor till direkta ljuskällor. Detta är inte möjligt med traditionella digitalkameror, då det dynamiska omfånget hos vanliga kamerasensorer är begränsat. Avhandlingen beskriver nya metoder för att rekonstruera HDR-bilder som ger mindre brus och artefakter än tidigare metoder. Vi presenterar också metoder för att rendera virtuella objekt som rör sig mellan regioner med olika belysning, eller där belysningen varierar i tiden. Metoder för att representera spatiellt varierande belysning på ett kompakt sätt presenteras också. För att noggrant beskriva hur glansiga ytor sprider eller reflekterar ljus, beskrivs också två nya parametriska modeller som är mer verklighetstrogna än tidigare reflektionsmodeller. I avhandlingen presenteras också en ny metod för effektiv rendering av motiv som är mycket beräkningskrävande, till exempel scener med uppmätta belysningsförhållanden, komplicerade  material, och volumetriska modeller som rök, moln, textiler, biologisk vävnad och vätskor. Metoden bygger på en typ av så kallade Markov Chain Monte Carlo metoder för att simulera ljustransporten i scenen, och är inspirerad av nyligen presenterade resultat inom matematisk statistik. Metoderna som beskrivs i avhandlingen presenteras i kontexten av fotorealistisk rendering av virtuella objekt i riktiga miljöer, då majoriteten av forskningen utförts inom detta område. Flera av de metoder som presenteras i denna avhandling är dock tillämpbara inom andra domäner, såsom fysiksimulering, datorseende och vetenskaplig visualisering.

In this physically-based tornado simulation, the tornado-scale approach techniques are applied to simulate the tornado formation environment. The three-dimensional Navier-Stokes equations for incompressible viscous fluid flows are used to model the tornado dynamics. The boundary conditions applied in this simulation lead to rotating and uplifting flow movement as found in real tornadoes and tornado research literatures. Moreover, a particle system is incorporated with the model equation solutions to model the irregular tornado shapes. Also, together with appropriate boundary conditions, varied particle control schemes produce tornadoes with different shapes. Furthermore, a modified metaball scheme is used to smooth the density distribution. Texture mapping, antialising, animation and volume rendering are applied to produce realistic visual results. The rendering algorithm is implemented in OpenGL.

Background The increase in screen resolution has increased from HD to Ultra-HDduring the last decade. A modern game today with Ultra-HD resolution has overeight million pixels that need to be shaded, combined with the expensive shadingmethod Physically Based Rendering the equations needed to calculate each pixel arenumerous. Objectives This the study aims to remove complexity from the Physically BasedRendering shading method in the form of roughness in low-lit areas. The low-lit areaswill instead be rendered without the roughness attribute. By removing roughnessless calculations will be performed. Methods To remove roughness from low-lit areas the light had to be approximatedusing a diffuse model. The pixel was later converted via Hue Saturation PerceivedBrightness to calculate the brightness. If the pixel was under the given threshold,the pixel was shaded using a low-complexity Physically Based Rendering implemen-tation without roughness. A user study was conducted using Unity game enginewith eight participants being asked to compare different stimuli all rendered withdifferent thresholds for darkness with a reference picture. The aim of the study wasto ascertain if the stimuli without roughness had any perceivable difference from thereference. Results The results of the study show the majority of the participants noticinga difference when comparing the stimuli with the reference. The areas affected wasnot only the low-lit areas but the whole scene. The energy conversion without theroughness value made the whole scene appear darker. Conclusions The roughness value is an integral part of energy conversion andwithout it, the scene will appear much darker. While the majority of participantsnoticed a difference, the lowest threshold resembled the original the most

Real-time physically based rendering has long been looked at as the holy grail in Computer Graphics. With the introduction of Nvidia RTX-enabled GPUs family, light transport simulations under real-time constraint started to look like a reality. This paper presents Lift, an educational framework written in C++ that explores the RTX hardware pipeline by using the low-level Vulkan API and its Ray Tracing extension, recently made available by Khronos Group. Furthermore, to accomplish low variance rendered images, we integrated the AI-based denoiser available from the Nvidia ́s OptiX framework. Lift’s development arose primarily in the context of the graduate 3D Programming course taught at Instituto Superior Técnico and Master Theses focused on Real-Time Ray Trac- ing and provides the foundations for laboratory assignments and projects development. The platform aims to make easier students to learn and to develop, by programming the shaders of the RT pipeline, their physically-based ren- dering approaches and to compare them with the built-in progressive unidirectional and bidirectional path tracers. The GUI allows a user to specify camera settings and navigation speed, to select the input scene as well as the rendering method, to define the number of samples per pixel and the path length as well as to denoise the generated image either every frame or just the final frame. Statistics related with the timings, image resolution and total number of accumulated samples are provided too. Such platform will teach that nowadays physically-accurate images can be rendered in real-time under different lighting conditions and how well a denoiser can reconstruct images rendered with just one sample per pixel.

Real-time physically based rendering has long been looked at as the holy grail in Computer Graphics. With theintroduction of Nvidia RTX-enabled GPUs family, light transport simulations under real-time constraint startedto look like a reality. This paper presents Lift, an educational framework written in C++ that explores the RTXhardware pipeline by using the low-level Vulkan API and its Ray Tracing extension, recently made available byKhronos Group. Furthermore, to accomplish low variance rendered images, we integrated the AI-based denoiseravailable from the Nvidia ́s OptiX framework. Lift’s development arose primarily in the context of the graduate3D Programming course taught at Instituto Superior Técnico and Master Theses focused on Real-Time Ray Trac-ing and provides the foundations for laboratory assignments and projects development. The platform aims to makeeasier students to learn and to develop, by programming the shaders of the RT pipeline, their physically-based ren-dering approaches and to compare them with the built-in progressive unidirectional and bidirectional path tracers.The GUI allows a user to specify camera settings and navigation speed, to select the input scene as well as therendering method, to define the number of samples per pixel and the path length as well as to denoise the generatedimage either every frame or just the final frame. Statistics related with the timings, image resolution and totalnumber of accumulated samples are provided too. Such platform will teach that nowadays physically-accurateimages can be rendered in real-time under different lighting conditions and how well a denoiser can reconstructimages rendered with just one sample per pixel