Progetto didattico
API moderne per la progettazione e l’implementazione di un motore di rendering 3D in tempo reale
SUPSI Image Focus
La tesi presenta Prisma Engine, un motore 3D real-time completamente sviluppato su misura utilizzando tecnologie grafiche moderne. A differenza dell’uso di Unity o Unreal, mostra come gli studenti MSE possano progettare sistemi di rendering avanzati partendo interamente da zero.
La tesi magistrale di Denis Beqiraj affronta una delle sfide centrali della grafica computerizzata moderna: progettare e implementare un motore di rendering 3D in tempo reale che bilanci efficienza, scalabilità e realismo visivo.
Piuttosto che affidarsi a motori commerciali esistenti come Unity 3D o Unreal Engine, Denis ha costruito Prisma Engine interamente da zero, sviluppando l’architettura di rendering, la gestione delle risorse e gli strumenti dell’editor a basso livello. Questo approccio bottom-up esemplifica la mentalità ingegneristica promossa dal programma MSE: comprendere e costruire sistemi a partire dai componenti fondamentali, invece di limitarsi a usare framework preconfezionati.
Basato sul layer di astrazione Diligent Engine, Prisma fornisce un’interfaccia unificata per le moderne API grafiche come Vulkan, DirectX12 e OpenGL, garantendo sia portabilità cross-platform sia accesso alle funzionalità avanzate delle GPU. La sua architettura modulare ed estensibile permette di sperimentare caratteristiche avanzate di rendering in tempo reale, tra cui Physically Based Rendering (PBR), Image-Based Lighting (IBL), illuminazione clusterizzata, effetti in screen-space e ray tracing accelerato dall’hardware. Il sistema integra, inoltre, simulazioni fisiche tramite Jolt Physics, sistemi particellari e un editor di scene completamente interattivo.
Un passaggio cruciale nella preparazione di Denis per questo progetto è stata la conclusione con successo del corso Advanced Computer Graphics all’interno del programma MSE. Il corso ha fornito le basi teoriche e pratiche sulle pipeline di rendering, la programmazione GPU e i sistemi di shading, direttamente applicate e ampliate nella tesi. Questo dimostra come corsi avanzati nel programma MSE permettano agli studenti di evolvere da semplici apprendisti a creatori capaci di progettare e ingegnerizzare sistemi complessi in tempo reale.
Dal punto di vista metodologico, il lavoro collega l’analisi teorica delle moderne API grafiche allo sviluppo pratico di un motore di rendering completamente funzionante. Le valutazioni comparative dimostrano le prestazioni e la solidità architetturale di Prisma rispetto a motori consolidati, confermando che può raggiungere efficienza in tempo reale e fedeltà visiva pari o superiore a soluzioni professionali.
Prisma Engine rappresenta dunque sia un risultato tecnico sia un esempio didattico di ciò che il programma MSE mira a coltivare: ingegneri capaci di costruire, comprendere ed estendere le tecnologie che stanno alla base dei moderni sistemi di grafica interattiva — partendo dalle loro radici.
Piuttosto che affidarsi a motori commerciali esistenti come Unity 3D o Unreal Engine, Denis ha costruito Prisma Engine interamente da zero, sviluppando l’architettura di rendering, la gestione delle risorse e gli strumenti dell’editor a basso livello. Questo approccio bottom-up esemplifica la mentalità ingegneristica promossa dal programma MSE: comprendere e costruire sistemi a partire dai componenti fondamentali, invece di limitarsi a usare framework preconfezionati.
Basato sul layer di astrazione Diligent Engine, Prisma fornisce un’interfaccia unificata per le moderne API grafiche come Vulkan, DirectX12 e OpenGL, garantendo sia portabilità cross-platform sia accesso alle funzionalità avanzate delle GPU. La sua architettura modulare ed estensibile permette di sperimentare caratteristiche avanzate di rendering in tempo reale, tra cui Physically Based Rendering (PBR), Image-Based Lighting (IBL), illuminazione clusterizzata, effetti in screen-space e ray tracing accelerato dall’hardware. Il sistema integra, inoltre, simulazioni fisiche tramite Jolt Physics, sistemi particellari e un editor di scene completamente interattivo.
Un passaggio cruciale nella preparazione di Denis per questo progetto è stata la conclusione con successo del corso Advanced Computer Graphics all’interno del programma MSE. Il corso ha fornito le basi teoriche e pratiche sulle pipeline di rendering, la programmazione GPU e i sistemi di shading, direttamente applicate e ampliate nella tesi. Questo dimostra come corsi avanzati nel programma MSE permettano agli studenti di evolvere da semplici apprendisti a creatori capaci di progettare e ingegnerizzare sistemi complessi in tempo reale.
Dal punto di vista metodologico, il lavoro collega l’analisi teorica delle moderne API grafiche allo sviluppo pratico di un motore di rendering completamente funzionante. Le valutazioni comparative dimostrano le prestazioni e la solidità architetturale di Prisma rispetto a motori consolidati, confermando che può raggiungere efficienza in tempo reale e fedeltà visiva pari o superiore a soluzioni professionali.
Prisma Engine rappresenta dunque sia un risultato tecnico sia un esempio didattico di ciò che il programma MSE mira a coltivare: ingegneri capaci di costruire, comprendere ed estendere le tecnologie che stanno alla base dei moderni sistemi di grafica interattiva — partendo dalle loro radici.