Abstract
<jats:p>Досягнення фотореалістичної 3D-візуалізації в режимі реального часу залишається фундаментальною проблемою комп’ютерних наук через експоненціальне зростання геометричної складності та високу обчислювальну вартість фізично точної симуляції світла. Традиційні методи, що базуються на попередньо обчисленому освітленні та ручному створенні рівнів деталізації (LOD), суттєво обмежують динамізм сцен та збільшують час та вартість розробки. Метою пропонованого нами дослідження є підвищення реалістичності та продуктивності систем рендерингу на основі синтезу трасування променів, процедурного моделювання та віртуалізації геометрії на базі графічного процесора (GPU). У роботі проведено порівняльний аналіз гібридних конвеєрів, де растеризація виконує роль фундаменту, а трасування променів забезпечує фізичну достовірність ефектів. Особливу увагу приділено технології віртуалізованої геометрії (Nanite), яка замінює класичні LOD автоматизованим GPU-конвеєром, дозволяючи обробляти мільярди полігонів без перевантаження CPU. Досліджено стратегії генерації мешлетів, де метод «Bounding Sphere» продемонстрував найвищу швидкодію – 0,0899 нс на трикутник. Інтеграція віртуалізованих дерев’яних черг (treelets) для BVH-структур дозволила знизити трафік пам'яті на 50–75%. У роботі досліджено роль процедурного моделювання на основі граматик форм (CGA), яке забезпечує 2–3-кратне прискорення створення урбаністичного контенту. Проаналізовано перехід до парадигми нейронної реконструкції зображень (DLSS 4) на базі трансформерних архітектур. Встановлено, що використання генерації кадрів на основі штучного інтелекту забезпечує 4–8-кратне зростання частоти кадрів (до 215 FPS на RTX 5090) та знижує загальне енергоспоживання систем до 49%. Отримані у роботі результати мають практичне значення для архітектурного моделювання, де 75% фірм вже використовують реальний час для оцінки проектів, та робототехнічних симуляцій, заповнюючи прогалину між «симуляцією та реальністю». Наукова новизна дослідження полягає у систематичному поєднанні процедурних правил CGA з трасуванням шляхів у реальному часі та нейронним шумозаглушенням.</jats:p>