Grafinių sistemų katedra

Šiame magistro darbe pristatomas procedūrinio įrankio, skirto realaus laiko pragaro tematikos vaizdo efektų (VFX) generavimui „Unreal Engine“ aplinkoje, projektavimas, realizacija ir našumo analizė. Sistemoje integruoti Perlin triukšmo, Puasono disko imties bei ląstelinio automato algoritmai leido automatizuoti pragaro scenos paviršiaus, uolienų struktūrų, dinaminių „Niagara“ dalelių sistemų ir procedūrinių medžiagų generavimą. Tyrimo metu atlikti empiriniai našumo matavimai atskleidė statinių generavimo komponentų kvadratinio sudėtingumo O(N²) ribas bei patvirtino efektyvų asinchroninį emitentų valdymo modelį, paremtą nepriklausomais laiko intervalais ir neblokuojančiais skaičiavimais. Gauti rezultatai parodė, kad sukurtas įrankis leidžia realiuoju laiku kurti vizualiai kompleksiškas atmosferines aplinkas, išlaikant stabilų našumą, moduliarumą ir aukštą kūrėjų kūrybinės kontrolės lygį.

This master's thesis presents the design, implementation, and performance analysis of a procedural tool for generating real-time hell-themed visual effects (VFX) within the Unreal Engine environment. The system integrates Perlin noise, Poisson disk sampling, and cellular automata algorithms to automate the generation of hellscape surfaces, rock structures, dynamic Niagara particle systems, and procedural materials. Empirical performance measurements conducted during the research revealed the quadratic complexity O(N²) limitations of static generation components and confirmed the efficiency of an asynchronous emitter management model based on independent time intervals and non-blocking computations. The obtained results demonstrated that the developed tool enables the real-time creation of visually complex atmospheric environments while maintaining stable performance, modularity, and a high level of creative control for developers.

Baigiamojo darbo tikslas – išsiaiškinti ir apibrėžti kuriamos technologijos procesų seką, technines specifikacijas ir ribojimus. Sukurti ir paleisti realiojo laiko virtualiosios produkcijos sistemą pasitelkiant „Unreal Engine 5“ ir „Qualisys“ programines įrangas. Baigiamajame darbe yra nagrinėjama virtualiosios realybės technologinė raida, aprašyta judesių sekimo technologija ir programinė įranga, tinkama realiajam laikui vaizduoti. Parinkti ir aprašyti programinių įrangų nustatymai, skirti duomenų perdavimui ir tarpusavio komunikacijai, bei apibrėžta technologijos veiksmų seka kuriant trumpo metro animacinį filmą. Praktinės dalies metu, remiantis pasirinkta metodologija, buvo sukurtas trumpo metro filmas „Įkeltas“ naudojant judesių nuskaitymo sistemas, kurios realiuoju laiku paruoštame „Unreal Engine 5“ projekte vaizdavo 3D modelio transformacijas. Išnagrinėjus teorinius ir praktinius virtualiosios produkcijos vertinimo aspektus, yra pateikiamos baigiamojo darbo išvados ir siūlymai.

The aim of the final thesis is to analyze and define the workflow, technical specifications, and limitations of the developed technology. The goal is to create and implement a real-time virtual production system using Unreal Engine 5 and Qualisys software. The thesis examines the technological development of virtual reality, defines motion tracking technologies and software suitable for real-time rendering, and selects and describes software configurations for data transmission and inter-system communication. Additionally, the sequence of workflow for creating a short animated film is established. During the practical part, based on the selected methodology, a short film titled “Ikeltas” was created using motion capture systems, which in real time visualized 3D model transformations within a prepared Unreal Engine 5 project. After analyzing both theoretical and practical aspects of virtual production evaluation, conclusions and recommendations are presented.

Bakalauro baigiamojo darbo tikslas – sukurti edukacinį fizikos eksperimentų simuliacijos žaidimą, taikant tyrinėjimu grįstą metodą, siekiant skatinti mokinių tyrinėjimą, kritinį mąstymą ir gilesnį fizikos reiškinių supratimą bei padaryti fizikos mokymąsi prieinamesnį. Darbe buvo analizuoti esminiai edukaciniai, tyrinėjimu grįsto metodo ir žaidimų elementai, parinkta tikslinė auditorija ir sudaryti žaidimo vertinimo kriterijai. Atliktas technologijų parinkimas ir žaidimo planavimas – lyginti žaidimų varikliai ir nutarti platformos bei diegimo sprendimai. Remiantis teorinės analizės rezultatais, buvo sukurtas žaidimas, kuriame žaidėjas gali eiti per skirtingus lygius ir jų kambarius išbandydamas skirtingus fizikos eksperimentus. Žaidimui kurti buvo naudojamas „Unity" žaidimų variklis, o sukurtas produktas pritaikytas „Windows" operacinei sistemai. Žaidime naudotojas gali sąveikauti su įvairiais objektais, mygtukais ir slankikliais, kurie vienaip ar kitaip gali keisti eksperimentų rezultatus. Galiausiai, sukurtas produktas buvo vertinamas pagal literatūros analizės metu iškeltus kriterijus. Darbą sudaro septynios dalys: įvadas, literatūros analizė, technologijų parinkimas ir žaidimo planavimas, projekto įgyvendinimas, produkto analizė ir įvertinimas, išvados ir rezultatai, literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 60 puslapių teksto be priedų, 24 iliustracijos, 3 lentelės, 25 bibliografiniai šaltiniai.

The aim of this bachelor's thesis is to develop an educational physics experiments simulation game applying the Inquiry-based learning method, with the goal of encouraging students' inquiry, critical thinking and a deeper understanding of physical phenomena, as well as making the learning of physics more accessible. The thesis analyses the essential educational, inquiry-based learning and game design elements, identifies the target audience and establishes the game evaluation criteria. A technology selection and game planning phase was carried out — game engines were compared and platform and deployment decisions were made. Based on the results of the theoretical analysis, a game was developed in which the player can progress through different levels and their rooms by trying out various physics experiments. The game was built using the Unity game engine and the resulting product is designed for the Windows operating system. In the game, the user can interact with various objects, buttons and sliders, which can affect the outcomes of the experiments in different ways. Finally, the developed product was evaluated according to the criteria established during the literature analysis. The thesis consists of seven parts: introduction, literature analysis, technology selection and game planning, project implementation, product analysis and evaluation, conclusions and results, and list of references. The scope of the work is 60 pages of text excluding appendices, 24 illustrations, 3 tables, and 25 bibliographical sources.

Baigiamajame darbe kuriamas interaktyvus naršyklėje veikiantis žaidimas, skirtas gerųjų poilsio praktikų skatinimui, taikant JavaScript framework. Darbo pradžioje atliekama situacijos analizė, kurios metu nagrinėjami efektyvūs poilsio metodai ir veiksniai, padedantys atsipalaiduoti. Taip pat lyginami panašių žaidimų funkcionalumai, siekiant nustatyti pagrindinius kuriamo žaidimo funkcinius bruožus. Atlikus technologijų tendencijų ir privalumų analizę, pasirenkamos technologijos naršyklės žaidimo įgyvendinimui – HTML, CSS ir React.js JavaScript biblioteka žaidimo kliento pusei bei PHP ir MySQL serverio pusei. Žaidimo projektavimo metu išskiriami pagrindiniai funkciniai ir nefunkciniai reikalavimai, sudaromos panaudos atvejų, duomenų bazės esybių bei sistemos architektūros diagramos. Realizavimo etape kuriami grafiniai žaidimo elementai. Tuomet, taikant pasirinktą JavaScript karkasą, kitas aprašytas technologijas bei programinę įrangą, įgyvendinamos interaktyvaus žaidimo kliento ir serverio pusės, komunikacija tarp jų, realizuojami devyni mini žaidimai, sukuriama duomenų bazė ir prisijungimo logika. Darbo pabaigoje atliekamas žaidimo testavimas. Darbo apimtis – 93 p. teksto be priedų, 102 iliustracijos, 27 lentelės, 52 biografiniai šaltiniai.

The final bachelor's thesis focuses on the development of an interactive browser game for encouraging beneficial rest practices using a JavaScript framework. At the beginning of the thesis, a situation analysis is conducted to explore effective rest methods and factors, that encourage relaxation. The functionalities of similar games are also compared in order to identify the main features of the game being developed. After analyzing the technology trends and benefits, the following technologies are chosen for the browser game - HTML, CSS and React.js JavaScript library for the client side, as well as PHP and MySQL for the server side. During the design phase, the main functional and non-functional game requirements are outlined, and the diagrams for use cases, database entities, and system architecture are created. During the development phase, the graphical elements of the game are created. Using the chosen JavaScript framework, as well as other described technologies and software, the client and server sides of the interactive game are developed, their communication logic is implemented, nine mini-games are created and the database and login logic are built. At the end of the thesis, the game is tested. The thesis consists of 93 pages of text without appendices, 102 illustrations, 27 tables, and 52 bibliographic sources.

Bakalauro baigiamojo darbo tikslas - pasitelkus „Blender“ ir „After Effects“ programas bei remiantis literatūros analize, sukurti trumpą vaizdo įrašą apie Paulavos Respubliką, kuriame visi griuvėsiai būtų rekonstruoti naudojant 3D modelius. Darbe buvo analizuoti pagrindiniai kameros sekimo tipai, VFX (vizualinių efektų) taikymo sritys bei problemos ir iššūkiai, kylantys integruojant 3D objektus į vaizdo medžiagą. Taip pat nagrinėtos šiuolaikinės tendencijos ir dirbtinio intelekto galimybės šioje srityje. Technologijų analizės skyriuje aptarti esminiai žingsniai, būtini norint sėkmingai įterpti 3D modelius į vaizdo įrašą, bei palyginti 3D modeliavimo ir komponavimo įrankiai. Atsižvelgus į jų savybes, buvo pasirinktos tinkamiausios technologijos 3D kameros sekimo užduotims atlikti. Remiantis teorinės analizės išvadomis, buvo sukurtas trumpas vaizdo įrašas apie Paulavos Respubliką, kuriame visi istoriniai griuvėsiai atkurti naudojant 3D modelius. Modeliavimui naudota „Blender“ programa, o komponavimui - „After Effects“. Kameros sekimui taikytos abi programos, jų veikimas palygintas ir pateiktos rekomendacijos efektyvesniam naudojimui.

The aim of the bachelor's thesis is to create a short video about the Republic of Paulava, using Blender and After Effects programs and based on literature analysis, in which all the ruins would be reconstructed using 3D models. The work analyzed the main types of camera tracking, areas of application of VFX (visual effects), and problems and challenges that arise when integrating 3D objects into video material. It also examined modern trends and the capabilities of artificial intelligence in this area. The technology analysis section discussed the essential steps necessary to successfully insert 3D models into a video, and compared 3D modeling and compositing tools. Taking into account their properties, the most suitable technologies were selected to perform 3D camera tracking tasks. Based on the conclusions of the theoretical analysis, a short video about the Republic of Paulava was created, in which all the historical ruins would be reconstructed using 3D models. The Blender program was used for modeling, and After Effects for compositing. Both programs were used for camera tracking, their performance was compared, and recommendations for more effective use were provided.

Šio baigiamojo bakalauro darbo tikslas – sukurti dirbtinio intelekto modeliu paremtą įrankį, skirtą automatizuoti 2D kompiuterinių žaidimų personažų kūrimą pagal vartotojo pateiktus duomenis. Literatūros analizėje analizuoti 2D personažų kūrimo būdai, DI technologijos, tikslinė auditorija ir panašūs įrankiai padėjo nustatyti įrankio reikalavimus. Palyginus skirtingus DI vaizdo generavimo modelius buvo pasirinktas „Stable Diffusion“ modelis dėl jo efektyvumo ir lankstumo. Taip pat analizuotos ir pasirinktos technologijos, kurios prisideda prie vaizdo generavimo. Sukurtas programinis įrankis, kuris leidžia vartotojams per grafinę sąsają generuoti įvairių stilių personažus, atsakant į klausimus apie personažą raštu arba pasirenkant atsakymą iš duotų atsakymų sąrašo. Vartotojas taip pat gali pasirinkti personažų pozas ir turi galimybę nenorint atsakyti į klausimus - generuoti atsitiktinį personažą. Darbe įvertintas produktas pagal literatūros analizėje nustatytus reikalavimus, aptarti minimalūs techniniai reikalavimai ir pateiktos rekomendacijos tolimesniam įrankio vystymui. Sukurtas įrankis sumažina personažų kūrimo laiką ir palengvina kūrybinį procesą nepriklausomiems kūrėjams ir mėgėjams, neturintiems grafinio dizaino žinių.

The aim of this bachelor's thesis is to develop an artificial intelligence based tool designed to automate the creation of 2D computer game characters based on user input. A literature review analyzing 2D character creation methods, AI technologies, target audience, and similar tools helped establish the requirements for the tool. By comparing different AI image generation models, "Stable Diffusion" model was selected for its efficiency and flexibility. Additionally, technologies contributing to image generation were analyzed and chosen. The developed tool allows users to generate characters in various styles through a graphical interface by answering questions about the character in writing or selecting from a list of provided options. Users can also choose character poses and have the option to generate a random character without answering questions. The product was evaluated against the requirements identified in the literature review, minimum technical requirements were discussed, and recommendations for further tool development were provided. The created tool reduces character creation time and simplifies the creative process for independent developers and enthusiasts lacking graphic design skills.

Šiame bakalauro darbe buvo atlikta analizė, kaip pasitelkti 3D technologijas koncepcinio meno kūrimui animacinio projekto vystymo etapuose. Pirmiausia buvo atlikta teorinė animacijos ir jos technikų analizė, daugiausia dėmesio skiriant tam, kas yra būtina kuriant CGI animacinius projektus vystymo etape ir kaip šiame procese yra naudojami pristatimo biblijos (pitch bible). Tuomet buvo atlikta penkių animacinių televizijos serialų, kurių projektai pasiekė gamybos etapą, pristatimo biblijų analizė. Taip pat buvo atlikta 3D modeliavimo ir skaitmeninio piešimo programinės įrangos analizė siekiant pasirinkti programas tinkamiausią šio bakalauro darbo praktiniai daliai. Galiausiai buvo aprašytas praktinio darbo įgyvendinimas: modelio kūrimo, pozų formavimo procesas bei kaip sukurta medžiaga buvo naudojama referenciniu vaizdų kūrimui, kurie vėliau buvo naudojami vizualu kūrimui. Darbą sudaro 6 dalys: įvadas, situacijos analize, taikytos technologijos analize, projekto eiga, sukurto projekto analize, išvados, literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 44 p. teksto, 30 iliustr., 5 lent., 39 bibliografiniai šaltiniai.

In this bachelor's thesis, an analysis of how to utilise 3D technology in the creation of concept art for the development stages of an animated project was performed. Firstly, a theoretical analysis of animation and its techniques was done, with a focus on what is necessary for the developmental stages of a CGI animated projects and how pitch bibles are utilised in this process. Then a case study analysis was performed on five pitch bibles of animated TV shows that reached production. An analysis of which programs can be used to conduct the practical part of this project was done; 3D modelling software and digital art software were analysed to choose the one most beneficial to the project. And then the execution of the practical project was documented. Explaining the creation process of the model, poses and how the created material was used to create reference images that afterwards were used to create visual aids for a pitch bible. The work consists of 6 parts: introduction, situation analysis, applied technology overview, projects workflow, analysis of created project, conclusions, references. The scope of the work – 44 pages of text, 30 illustrations, 5 tables, 39 bibliographic sources.

Bakalauro darbe yra aprašomas nuotykių žaidimo veikėjo judėjimo sistemos kūrimas taikant procedūrines animacijas. Darbe yra analizuojami atvirkštinės kinematikos metodai, procedūrinių animacijų kūrimas ir taikymas egzistuojančiuose žaidimuose. Yra nagrinėjamos technologijos skirtos žaidimų, procedūrinių animacijų ir 3D modelių kūrimui. Yra aprašytas 3D modelių žaidimui kūrimas ir procedūrinės judėjimo sistemos kūrimas. Atliktas sukurtos sistemos, animacijų ir procedūrinių metodų pritaikymo įvertinimas pagal kriterijus. Darbą sudaro lentelių ir paveikslėlių sąrašai, terminų ir santrumpų sąrašas, įvadas, literatūros analizė, technologijų parinkimas, sistemos įgyvendinimas, sistemos analizė ir įvertinimas, išvados ir literatūros sąrašas. Darbo apimtis - 60 p. teksto, 37 pav., 4 lent., 21 bibliografinis šaltinis.

This bachelor thesis describes the development of a character movement system for an adventure game using procedural animations. The thesis analyses inverse kinematics methods, the development and application of procedural animations in existing games. Technologies for the development of games, procedural animations and 3D models are considered. The development of 3D models for games and the development of a procedural movement system are described. A criteria-based evaluation of the applicability of the developed system, animations and procedural techniques is carried out. The thesis consists of a list of tables and figures, a list of terms and abbreviations, an introduction, a literature review, a selection of technologies, an implementation of the system, an analysis and evaluation of the system, conclusions and a reference list. The thesis consists of 60 pages text, 37 figures, 4 tables, 21 references.

Baigiamojo darbo tikslas – išnagrinėti tekstūros taikymo galimybes automobilių pramonės svetainėje ir sukurti tekstūras, kurios būtų pritaikytos automobilių industrijos puslapio dizaine. Pirmoje darbo dalyje aptariami dizaino principai, tekstūros sąvoka ir jos reikšmė. Taip pat atliekama kitų panašių svetainių analizė. Antroje dalyje analizuojamos technologijos bei įrankiai, tokie kaip „Adobe Illustrator“ ir "Adobe Photoshop". Išanalizuotų programų pagalba sukurtos tikslinės tekstūros, kurios sustiprino specialiai šiam darbui kurtos svetainės įvaizdį. Galiausiai aptariami rezultatai, įvertinama, kaip tekstūra veikia svetainės dizainą ir kokią naudą ji turi automobilių verslui.

The aim of this bachelor thesis is to find out how textures can be applied in the design of a website for the automotive industry and to create textures specifically tailored for such a purpose. The first part of the thesis covers key design principles of texture, and its role in web design. It also includes an analysis of automotive websites to understand how texture is used in real world examples. The second part focuses on the tools and technologies that can be used in the design process, such as Adobe Illustrator and Adobe Photoshop. With the help of researched programs, custom textures were created to strengthen identity of a website developed for this project. In the final part, the results are discussed, highlighting how texture impacts the websites overall design and what benefits it can bring to the automotive business.

Darbo tikslas – taikant vieno puslapio aplikacijų kūrimo technologijas, sukurti internetinę muzikos dalinimosi ir klausymosi platformą. Darbe atlikta literatūros apžvalga, aprėpianti vieno puslapio architektūros principus, populiariausias kliento ir serverio pusių kūrimo technologijas („React“, „Angular“, „Vue.js“, „Express.js“, „Spring“) bei panašias sistemas („Spotify“, „SoundCloud“). Tolimensiam aplikacijos kūrimui pasirinktos ir detaliai išanalizuotos technologijos: „React“, „React Router“, „Tailwind CSS“, „Axios“, „Firebase Firestore“, „Node.js“, „Express.js“, „React Player“. Aprašyti vieno puslapio internetinės muzikos dalinimosi ir klausymosi aplikacijos projektavimo ir kūrimo procesai. Atliktas sistemos našumo testavimas, kurio metu nustatytos sistemos tobulinimo galimybės. Baigiamąjį darbą sudaro šios dalys: įvadas, technologijų analizė, sistemos projektavimas ir kūrimas, sistemos testavimas, išvados, literatūros sąrašas, priedai.

The aim of this thesis is to develop an online music-sharing and listening platform using Single-Page Application (SPA) technologies. A literature review was conducted, covering SPA architectural principles, the most popular client- and server-side technologies ("React", "Angular", "Vue.js", "Express.js", "Spring") and comparable systems ("Spotify", "SoundCloud"). The following technologies were selected for further development and analysed in depth: "React", "React Router", "Tailwind CSS", "Axios", "Firebase Firestore", "Node.js", "Express.js", and "React Player". The thesis describes the design and development process of the SPA-based music-sharing and listening application and presents a performance evaluation that revealed opportunities for improvement. The thesis is structured as follows: Introduction, Technology Analysis, System Design and Development, System Testing, Conclusions, References, and Appendices.