BEGIN:VCALENDAR VERSION:2.0 PRODID:-//TUC//Events//EN CALSCALE:GREGORIAN BEGIN:VTIMEZONE TZID:Europe/Athens TZNAME:EEST DTSTART:19700329T030000 RRULE:FREQ=YEARLY;BYDAY=-1SU;BYMONTH=3 BEGIN:STANDARD TZOFFSETFROM:+0200 TZOFFSETTO:+0300 TZNAME:EET DTSTART:19701025T040000 RRULE:FREQ=YEARLY;BYDAY=-1SU;BYMONTH=10 END:STANDARD END:VTIMEZONE BEGIN:VEVENT CREATED:20250213T101940Z LAST-MODIFIED:20250213T101940Z DTSTAMP:20260719T224026Z UID:1784490026@tuc.gr SUMMARY:Παρουσίαση Διδακτορικής Διατριβής κ. Ανδρέα Πολυχρονάκη - Σχολή ΗΜΜΥ LOCATION:Λ - Κτίριο Επιστημών/ΗΜΜΥ, 141Π-36,1 41Π-37 DESCRIPTION:https://www.ece.tuc.gr/el/katalogos- ekdiloseon?tx_tucevents2_tuceventsdi splay%5Baction%5D=show&tx_tucevents2 _tuceventsdisplay%5Bcontroller%5D=Ev ent&tx_tucevents2_tuceventsdisplay%5 Bevent%5D=7547&cHash=a05e631b12cbe0f 951abf0870769b7c4\nΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗ Σ\n Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών\n Πρόγραμμα Μ εταπτυχιακών (Διδακτορικών) Σπουδών\ n ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ\ n Ανδρέα Πολυχρονάκη\n με θέμα\n Αλγ όριθμοι Γραφικής για μη Πολυγωνικές Επιφάνειες και Παρακολούθησης Ματιού σε Πραγματικό Χρόνο \n Implicit &am p; Foveated Techniques for Real-time Computer Graphics Rendering\n Εξετα στική Επιτροπή\n Καθηγήτρια Αικατερί νη Μανιά (Σχολή ΗΜΜΥ, Πολυτεχνείο Κρ ήτης), επιβλέπουσα\n Καθηγητής Αντών ιος Δεληγιαννάκης (Σχολή ΗΜΜΥ, Πολυτ εχνείο Κρήτης)\n Καθηγητής Κωνσταντί νος Μπάλας (Σχολή ΗΜΜΥ, Πολυτεχνείο Κρήτης)\n Καθηγητής Μιχαήλ Λαγουδάκη ς (Σχολή ΗΜΜΥ, Πολυτεχνείο Κρήτης)\n Αναπληρωτής Καθηγητής Ευάγγελος Καλ ογεράκης (Σχολή ΗΜΜΥ, Πολυτεχνείο Κρ ήτης)\n Καθηγητής Ιωάννης Φούντος (Τ μήμα HMMY, Πανεπιστήμιο Ιωάννινων)\n Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Αλέξ ανδρος Κουλιέρης (Τμήμα Επιστήμης Υπ ολογιστών, Πανεπιστήμιο Durham, UK)\ n Περίληψη\n Αυτή η διατριβή παρουσι άζει καινοτόμες προσεγγίσεις που έχο υν σχεδιαστεί για να ενισχύσουν την αποδοτικότητα των αλγορίθμων γραφικώ ν σε πραγματικό χρόνο, λαμβάνοντας υ πόψη την ανθρώπινη όραση στην παραγω γή εικόνων (foveated rendering) και τον αλγόριθμο ιχνηλάτησης σφαιρών (s phere tracing), για επιφάνειες που π εριγράφονται από Συναρτήσεις Προσημα σμένης Απόστασης (Signed Distance Fu nctions - SDFs). Η έρευνα αντιμετωπί ζει τους περιορισμούς των υφιστάμενω ν μεθόδων απόδοσης που βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε χαρακτηριστικά από εικόνες χαμηλή ανάλυσης και συχνά υπ οφέρουν από artifacts όταν γίνεται β ελτιστοποίηση της κατανομής των υπολ ογιστικών πόρων με βάση την ανθρώπιν η όραση.\n Αρχικά, παρουσιάζουμε ένα εξομοιωτή απόδοσης για τον αλγόριθμ ό path-tracing με βάση την ανθρώπινη όραση (emulated foveated path traci ng) που καθορίζει όρια στα οποία τα artifacts που παράγονται είναι μη αν τιληπτά από τον χρήστη. Οι μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν στους χρήστες αποφέρουν διαφορετικά όρια εκκεντρό τητας για την απόδοση με βάση την όρ αση, υπογραμμίζοντας την επίδραση τω ν πειραματικών μεθοδολογιών στην ευα ισθησία των χρηστών στις οπτικές αλλ αγές. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν π ιθανές μειώσεις της υπολογιστικής πο λυπλοκότητας τουλάχιστον 2x-3x στον αλγόριθμό path-tracing με βάση την α νθρώπινη όραση.\n Στην συνέχεια, προ τείνουμε ένα σύστημα απόδοσης γραφικ ών Foveated Inverted Pyramid Renderi ng, το οποίο διαφοροποιεί την ποιότη τα της παραγόμενης εικόνας με βάση π ού εστιάζει ο χρήστης στην οθόνη. Χρ ησιμοποιώντας μια δομή ανεστραμμένης πυραμίδας πολλαπλής κλίμακας, αξιοπ οιούμε αποδόσεις (renderings) χαμηλή ς ανάλυσης για να βελτιώσουμε σταδια κά τις αποστάσεις των ακτινών, μειών οντας δραματικά τον συνολικό αριθμό βημάτων που πραγματοποιούν οι ακτίνε ς και επιτρέποντας την αποτελεσματικ ή απόδοση σύνθετων σκηνών στην εικον ική πραγματικότητα. Η μέθοδός μας έχ ει την δυνατότητα για την χρήση anti -aliasing έως 16 δείγματα ανά pixel διατηρώντας υψηλό ρυθμό παραγωγής ει κόνας ενεργοποιώντας το anti-aliasin g σε συγκείμενες περιοχές της εικόνα ς, ενώ διατηρεί ανεπαίσθητες μεταβάσ εις ποιότητας εικόνας ακόμη και στην περιφερειακή όραση.\n Τέλος, αναπτύ σσουμε μια νέα γρήγορη διαδικασία γι α την ιχνηλάτηση σφαιρών για SDFs πο υ μειώνει σημαντικά τον συνολικό αρι θμό βημάτων των ακτίνων χρησιμοποιών τας εικόνες εξαιρετικά χαμηλής ανάλυ σης που παράγονται με βάση την ιχνηλ άτηση σφαιρών, ενώ ελαχιστοποιεί τα artifacts. Χρησιμοποιώντας ένα μόνο buffer χαμηλής ανάλυσης και κλιμακών οντας τις SDFs μέσα σε αυτό το buffe r, η μέθοδός μας διασφαλίζει την ορα τότητα μικρών χαρακτηριστικών ενώ επ ιτρέπει τον τερματισμό της διαδικασί ας ανίχνευσης σφαιρών όταν αυτές περ νάνε κοντά από τις γωνίες των επιφαν ειών. Αυτή η προσέγγιση αποφέρει μια σημαντική βελτίωση στην απόδοση, επ ιτυγχάνοντας επιταχύνσεις που ξεπερν ούν το 3x σε σύγκριση με τις παραδοσ ιακές μεθόδους.\n Συλλογικά, αυτές ο ι συνεισφορές προωθούν τον τομέα της απόδοσης γραφικών σε πραγματικό χρό νο, παρέχοντας πολύτιμες γνώσεις για τη βελτιστοποίηση των τεχνικών απόδ οσης ενώ βελτιώνουν την εμπειρία του χρήστη σε διαδραστικές εφαρμογές όπ ως τα παιχνίδια και οι προσομοιώσεις .\n Abstract\n This dissertation pre sents innovative approaches designed to enhance the efficiency of real-t ime rendering techniques, focusing o n foveated rendering and sphere trac ing of Signed Distance Functions (SD Fs). The research addresses the limi tations of existing rendering method s that rely heavily on low-level ima ge features and often suffer from ar tifacts when optimizing computationa l resource allocation. \n First, we present an emulated foveated path tr acing framework that establishes thr esholds for imperceptible image mani pulations based on user gaze. Our pe rceptual studies yield varying eccen tricity thresholds for foveated perf ormance, highlighting the impact of experimental methodologies on user s ensitivity to visual changes. The re sults indicate potential computation al complexity reductions of at least 2x-3x in path tracing performance t hrough foveated rendering methods.\n Second, we introduce the Foveated I nverted Pyramid Rendering (FIPR) sys tem, which optimizes rendering quali ty based on user gaze. By employing a multi-scale inverted pyramid struc ture, we leverage low-resolution ren derings to incrementally refine ray distances, dramatically reducing the overall ray step count and enabling efficient rendering of complex scen es in virtual reality. Our method su pports 16x super-sample anti-aliasin g while maintaining imperceptible im age quality transitions even in peri pheral vision. \n Lastly, we develop a novel rapid rendering pipeline fo r sphere tracing SDFs that significa ntly reduces the overall ray step co unt using ultra-low resolution rende rings while minimizing artifacts. By employing a single low-resolution b uffer and scaling SDFs within this b uffer, our method ensures the visibi lity of small features while enablin g earlier ray termination for high-c ost surface edges. This approach yie lds a substantial performance improv ement, achieving speedups exceeding 3x compared to traditional methods.  \n Collectively, these contributions advance the field of real-time grap hics rendering, providing valuable i nsights into optimizing rendering te chniques while enhancing the user ex perience in interactive applications such as gaming and simulations.\n M eeting ID: 990 1034 9648\n Password: 571073\n STATUS:CONFIRMED ORGANIZER;RSVP=FALSE;CN=TUC;CUTYPE=TUC:mailto:webmaster@tuc.gr DTSTART:20250217T140000 DTEND:20250217T170000 TRANSP:OPAQUE CLASS:DEFAULT END:VEVENT END:VCALENDAR