Real-time rendering of caustic lighting, such as refractions in ocean rendering, remains a challenging problem in computer graphics. This is due to the computational cost associated with simulating refracted light transport. In modern game engines, caustic effects are therefore commonly approximated using simplified techniques such as projected textures or precomputed solutions. While these approaches are fast in terms of performance, they often lack the ability to dynamically respond to changes in lighting conditions, terrain or water simulation. This thesis explores a cascaded caustic mapping system that utilizes image-space techniques and is intended to be integrated into a modern real-time rendering pipeline for game engines. The proposed method captures water and terrain positions, as well as water surface normals, in order to estimate refracted light positions to generate a caustic pattern in screen space. The work also investigates two separate approaches for incorporating light dispersion, consisting of a ray-based approximation and a post processing method. The implementation is evaluated in terms of performance, memory allocation, and visual quality. The results indicate that the proposed method is capable of producing high quality caustics. While the method is possible to run in real-time applications, the performance requirements is relatively high compared to other operations that typically coexist in a game engine rendering pipeline. This thesis highlights that a real-time caustic simulation system similar to the proposed method may be more feasible than previously assumed, since the method shares several similarities with shadow mapping techniques that may already exist in a game engine rendering pipeline. The post processing approach for light dispersion was observed to provide comparable visual quality while remaining simpler to control and integrate into the rendering pipeline.

Rendering av refraktioner i realtid, såsom för vattenytor, är fortfarande en utmaning inom datorgrafik. Detta beror på att beräkningarna för att simulera refraktioner är hårdvarumässigt krävande. I moderna spelmotorer används oftast approximationer för att uppnå optiska effekter som är kopplade till refraktioner. Dessa approximationer använder förenklade tekniker såsom projicerade texturer eller någon form av förberäknad lösning. Även om dessa tekniker är snabba ur ett prestandaperspektiv saknar de ofta möjligheten att dynamiskt anpassa sig efter förändringar i ljussättning, terräng eller vattensimulering. Syftet med arbetet var att utforska en metod för refraktions-mappning som använder "screen space"-tekniker och "cascades", samt att ha i åtanke på hur möjligt det är att integrera dessa tekniker i en modern spelmotors renderingspipeline. Arbetet undersöker även två separata metoder för att implementera dispersion, där en metod motsvarar en strålföljds-liknande approximation samt en efterbehandlingsmetod. Implementationen utvärderas med avseende på prestanda, minnesallokering och bildkvalitet. Resultaten indikerar att den föreslagna metoden kan producera refraktioner med hög bildkvalitet. Metoden är möjlig att köras i realtidsapplikationer, men prestandakraven är relativt höga jämfört med andra komponenter som vanligtvis förekommer i en renderingspipeline för spelmotorer. Arbetet upplyser även att ett realtidssimulerings-system för refraktioner kan anses vara mer genomförbart för spelmotorer. Anledningen till detta är att metoden delar flera likheter med "shadow mapping"-tekniker som med högst sannolikhet redan existerar i en renderings pipeline hos en modern spelmotor. Efterbehandlings-metoden för ljusdispersion kan observeras att ge en jämförbar bildkvalitet och samtidigt är den enklare att kontrollera och integrera i en renderingspipeline.