資訊工程學系
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本系前身「資訊教育學系」成立於民國七十四年，首先招收大學部學生，民國九十年成立資訊工程研究所碩士班，而後於民國九十五年進行系、所調整合併為「資訊工程學系」；並於九十六年成立博士班。本系目前每年約招收大學部四十餘人，碩士班六十餘人，博士班約五人，截至民國一百零四年十一月止，總計現有大學部一百九十多人，碩士班一百二十多人，博士班二十三人，合計學生人數約為三百三十多位。
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Item 使用WebXR Device API實作基於球諧函數的擴增實境光照估計模型(2022) 吳岱倫; Wu, Taren Tai-Lun計算機圖學的領域中，基於物理的繪圖（Physically Based Rendering）模擬真實世界的光照傳遞，依物體的表面材質來計算虛擬物件接收到的光線影響。儘管現今電腦運算單元的計算效能持續升級，但模擬真實的物理光照，依舊需要耗費大量時間與運算力。如今許多應用是在手機裝置上實現，行動裝置的效能更難與電腦規格匹敵，品質與速度兩者間往往必須做出一定程度的取捨。擴增實境裡，使用者需要在現實世界的場景中，與電腦生成的虛擬物件互動，與電玩遊戲一樣，需要即時的互動回饋。過去擴增實境多以手機應用程式為主流的體驗；近年來，越來越多開發者探索透過網頁實現擴增實境與虛擬實境，本論文使用由全球資訊網協會發布，目前仍處於實驗性階段的WebXR Device API探索WebAR世界。論文結合了球諧函數與基於網頁的擴增實境，在WebAR平台上以球諧函數計算擴增實境中的光照估計，並透過實作探討WebAR平台的優勢與可能的侷限性，以及未來擴增實境在網頁上的發展潛能。Item 卷積神經網路降噪技術加速全域照明之探討(2019) 杜宜家; Tu, Yi-Chia近年GPU硬體技術進步，光線追蹤即時繪製有了開端，在複雜的場景繪製效能仍然有限，因此本論文將使用人工智慧輔助路徑追蹤，以卷積神經網路降噪技術代替部分的路徑追蹤計算，加速全域照明場景的產生。 蒙地卡羅方法高頻率取樣，會耗費相當高的時間成本在計算上，透過路徑追蹤低取樣頻率產生的影像，以人工智慧的方法去除蒙地卡羅方法產生的雜訊，提升影像品質。 論文中主要探討降噪技術，透過調整卷積神經網路結構，達到降噪效果，並保持一定程度的穩定性，與不同的場景變換之下廣泛的適用性，比較預測結果與實際場景影像的差異，討論即時降噪光線追蹤遇到的問題與未來趨勢。Item 使用OpenCL實現具備全域照明的互動式光跡追蹤(2012) 顏嘉緯光跡追蹤（ray tracing）運用於電腦圖學領域可以追溯到 1980 年代，然而，直到 GPU（graphics processing unit）的出現才讓光跡追蹤得以達到真正即時（real-time）的水準。 本論文嘗試利用開放計算語言（Open Computing Language），在 GPU 平台上實現一個具備互動（interactive）或即時、全域照明（global illumination）與跨平台（cross-platform）特性的光跡追蹤渲染系統（rendering system）。採用的資料結構與演算法取自目前現有的成果，包括學術論文、書籍中提出的方法以及各種可取得的資源；渲染的對象著重在靜態場景（static scene），並使用 kd-tree 加速結構；論文的內容則強調實作上的細節，包括主要光線（primary ray）與次要光線（secondary ray）的追蹤。 最後，將渲染系統加以延伸，使之能夠模擬全域照明的效果。此外，為了明瞭 OpenCL 跨平台的支援狀況，實際在各種平台 — CPU 與 GPU 上運行。Item 使用OpenCL實現互動式光子映射(2014) 林郁凱; Yu Kai Lin近年來圖形處理器運算能力大幅增加，其應用紛紛走向通用圖形處理器的發展模式，藉由圖形處理器多個計算單元平行化計算的能力，可使運算效率顯著的提升，在各家廠商的支持下亦發展了開放式計算語言平台，使得在圖形處理器上設計程式的功能便利許多，並能夠有效率地處理 3D 圖學所需的大量運算。 為了使 3D 場景的繪製達到更逼真的畫質，至今已經發展了許多不同的演算法以模擬真實環境的光照情形，其中，光線追蹤方法擁有數學運算的正確性並能夠直覺性地計算光照效果，若搭配光子映射所具備的環境照明資訊，則具備繪製出擬真畫質的潛力，但是，由於需要非常龐大的計算量，使用傳統的架構都有速度上的限制，因而必須對畫面品質與渲染速度做出抉擇。幸運地是，光線追蹤演算法具有容易平行化計算的特性，可對所渲染畫面中的每一個像素平行地計算出光照色彩，利用此一特性，配合最近蓬勃發展的通用圖形處理器之能力，可得到大幅度的效能提升。 本研究渲染的對象為靜態場景，利用 OpenCL 能夠在異質系統架構中平行且良好地運作之特性，我們在現今常用的裝置實現光線追蹤以及光子映射演算法，並將重點著重於可行性的探討與提升程式效能，針對所使用的平台進行實驗結果比較以及影響效能的相關探討，最後，我們將因應平台特性將演算法與之結合，試圖找出在多核心平行化架構下提升各平台程式效能的實驗依據，並且針對光子映射演算法進行改良，使其能更加符合平行化架構特性，快速渲染出具備全域照明品質的畫面。Item 運用體素化資訊簡化路徑追蹤之探討(2018) 趙新予; Chao, Hsin-Yu想要得到有如照片般逼真的結果，在許多的方法中最常被使用的方法就是路徑追蹤。路徑追蹤是透過模擬真實光線的行進，打出大量的光線進行取樣來得到結果，但是取樣數太少則會出現明顯的雜訊，所以為了得到更加真實的結果，必須花上大量的時間。不過在這之中最花時間的不是直接照明的部分，而是後面進行最終聚集計算的漫間反射，這同時也是造成路徑追蹤耗時的主要原因。同時在許多即時運算的方法中，使用簡化最終聚集的計算來做出漫間反射的效果。 因此本論文藉由OpenCL來使用GPU進行路徑追蹤的加速，而最後聚集使用即時運算的Voxel Cone Tracing來取代，有效的加速路徑追蹤的運算，並保持相當品質的全域照明效果。Item 以體積像素加速之即時全域照明(2018) 江俞慶; Chiang, Yu-Ching隨著顯示設備的發展與VR、AR等實境裝置的推出，人們對於畫面品質的要求也跟著上升。全域照明(global illumination, GI)的計算，是追求繪製畫面擬真度非常重要的一環。全域照明的計算成本很高，往往需要耗費大量的運算資源以及時間來計算。非即時的全域照明演算法能計算出細緻且精確的間接照明，但卻很難應用在需要與使用者互動的動態場景中，即時地計算全域照明一直是計算機圖學中非常熱門的課題之一。 本篇論文將探討利用體積像素(voxel)與錐形光線追蹤(cone tracing)[1]，即時的全域照明演算法。以即時的體積像素化(voxelize)演算法簡化場景，將必要的場景資訊與照明資訊以體積像素儲存於三維貼圖中，結合近代OpenGL的新API與compute shader平行化處理體積像素資訊，建立mipmap克服光線追蹤方法常見的雜訊問題。利用錐形光線追蹤從體積像素結構中取樣先前儲存好的資訊，在動態場景中即時的計算出近似的間接照明以及環境遮蔽效果。最後以近代的GPU設備測試此全域照明演算法之效能。Item 針對蒙地卡羅路徑追蹤鏡面反射之路徑重複使用方法(2016) 唐昌宇; Tang, Chang-Yu物理性質影像生成致力於產生逼真的影像，此技術被廣泛運用在許多產業之中，例如：電影產業中的電腦特效、建築與設計業中的3D模型預視；當然，還有電玩產業中的3D畫面。 光線的資訊在現實世界中是無限的，所以我們必須透過採樣的方式來進行估測。處理全域照明（Global Illumination）的方法，對於產生的影像是否看起來真實佔了很重要的腳色，不同的採樣方法會對場景的呈現產生不同的結果。雙向路徑追蹤（Bidirectional Path Tracing）是基於蒙地卡羅路徑追蹤（Monte Carlo Path Tracing）的許多方法之一，為一種對於場景運算可以快速收斂的方法；然而，因為先天上的限制，此方法無法處理某些特定狀況，例如：路徑有鏡面至粗糙面又再到鏡面（specular-diffuse-specular）的情況，會影響產出影像的品質。在此篇論文中，我們提出了一個基於雙向路徑追蹤方法，藉由路徑重複使用來處理此狀況的折衷對策。Item 在遊戲引擎裡全域照明方法之探討(2016) 黃浩庭; Huang, Hao-Ting近年來的遊戲引擎上，有許多在畫面或效能上的研究發展，往往追求的是畫面的真實感，而在畫圖希望達到全域照明的效果，也就是說除了最基本的直接照明外，如果再加上間接照明就可以讓畫面更接近真實世界，但是同時要有高品質的畫面和即時運算變成很重要的課題。 本篇論文研究一種全域照明的演算法，是Crytek公司所提出的光傳播容積演算法，它可以達到全域照明的效果、解決漫間反射的問題，因為有特殊的網格結構和球諧函數壓縮，使之可以達到即時運算。 在此會將該演算法實作出來，並且將步驟細節記錄下來，而且針對系統做不同參數的測試和比較，並且與其他方法做比較，例如光貼圖和光線追蹤，希望可以有不同的啟發。Item 使用光傳遞容積實作虛擬實境的即時全域照明(2017) 蘇柏元; Su, Po-Yuan電腦圖學領域的全域照明效果，包含光源及發光體對場景的直接照明，以及非發光體反射照明效果產生的間接照明，如要呈現較為擬真的畫面表現，全域照明為相當重要的效果。由於近年虛擬實境裝置崛起，以虛擬實境為平台的應用漸增，在虛擬實境中如要呈現一定品質的畫面，需加入品質不錯的全域照明效果，同時又要兼顧虛擬實境裝置的互動性。 光傳遞容積( Light Propagation Volume )及其他類似的方法，使用球諧函數近似光照貢獻度分布，其能夠用使用少量空間及在短時間內轉換貢獻度資料及球諧函數係數的性質，使得許多近年的互動式圖學內容大量使用此方法。 使用OpenGL 4.0實作光傳遞容積，以平行化完成運算來符合即時運算所需的速度，在畫面中加入全域照明效果的狀況下維持良好的互動性，並以跨平台的虛擬實境函式庫OpenVR將繪製結果呈現在虛擬實境裝置上，讓使用者有身歷其境的體驗。