Real Time Global Illumination for Dynamic scenes Alejandro Drago Cesar Villasana

Iluminación Global (GI) Conjunto de Técnicas o algoritmos de iluminación y sombreado. En escenas estáticas = menos aspectos a considerar. En escenas Dinámicas = se complica un poco la cuestión.

Tipos de iluminación: -Iluminación directa -Iluminación indirecta Películas como SHREK, Toy Story, etc. usan técnicas para simular GI.

El objetivo principal Usar técnicas que permitan el eficiente dinamismo de los objetos en las escenas.

Las 3 vertientes: Técnicas de espacio de pantalla (Screen Space Techniques) Luces de puntos virtuales (Virtual point Lights) Elementos finitos jerarquicos (Hierarchical Finite Elements)

Técnicas de espacio de pantalla (Screen Space Techniques) Oclusión Ambiental (Ambient Occlusion) Oclusión: “Acción y resultado de cerrar u obstruir algo” – WorldReference.com

Oclusión Ambiental (Ambient Occlusion) Oclusión Ambiental vs Sombreado de Phong

Oclusión Ambiental (Ambient Occlusion) Esquema

Formula La oclusión en el punto de la superficie con normal puede ser calculado con la integracion de la funcion de visibilidad sobre el hemisferio Ω con respecto al angulo de proyeccion: Donde: es la funcion de visibilidad para el punto, definida como cero si esta ocluida en la direccion y uno en otro caso, y es el paso del angulo infinitesimal de la integracion de la variable. Oclusión Ambiental (Ambient Occlusion)

No son resultados finales Oclusión Ambiental (Ambient Occlusion)

Screen Space Ambient occlusion Uso de deph Buffer Pixel por pixel

Esquema: Es implementado como un pixel shader. valores de profundidad alrededor del pixel -> cantidad de oclusión Implementación simple -> solo profundidad Screen Space Ambient occlusion

Ventajas: Independiente de la complejidad de la escena No se necesita data pre-procesada Funciona de la misma forma consistente para cada pixel Sin uso del CPU – puede ser totalmente realizado por el GPU Se puede fácilmente agregar a cualquier pipeline grafico Screen Space Ambient occlusion

Desventaja: Difícil de suavizar el ruido sin interferir con la discontinuidad de profundidades. Como los bordes de los objetos. Screen Space Ambient occlusion

Screen Space Ambient occlusion - Usando el metodo de Crytek Bajos costos Buenos resultados

Screen Space Ambient occlusion - Usando el metodo de Crytek Crysis – Juego con el que se uso por primera vez esta técnica

Screen Space Ambient occlusion - Usando el metodo de Crytek Crysis – Juego con el que se uso por primera vez esta técnica

Screen Space Ambient occlusion - Usando el metodo de Crytek Crysis – Juego con el que se uso por primera vez esta técnica

Screen Space Ambient occlusion - Usando el metodo de Crytek En qué consiste? Ubicar puntos más hacia el centro -> mejor resultado Aproximadamente 16 sample points-> bajos costos

Screen Space Directional oclussion Problema:

Screen Space Directional oclussion Ejemplo:

Screen Space Directional oclussion Solución:

Screen Space Directional oclussion Esquema:

Orientada y Coloreada por solo un poco de tiempo extra de renderizado (2%-9%) Screen Space Directional oclussion

Desventajas: Screen Space Directional oclussion

Iluminación Indirecta (Indirect Illumination)

Overhead: ~30%

Escena compleja

Virtual point Techniques Instant Radiosity Incremental Instant Radiosity Imperfect Shadows

Instant Radiosity

GeForce 6800gt: 250 luces secundarias Sin sombras: FPS Con sombras: ~17 FPS

Incremental Instant Radiosity

Imperfect Shadows Consiste en disminuir la cantidad de puntos de las sombras Disminuir calidad de las sombras

Imperfect Shadows Bajar la calidad de imagen = disminuir costos de renderizado ¿Alguna diferencia?

Imperfect Shadows Dos pasos escenciales para lograr el sombreado imperfecto:

Imperfect Shadows Algunos ejemplos:

Elementos finitos jerarquicos Dynamic AO using surface elements: Consiste en tomar los elementos visibles como un conjunto de discos. ¼ del tamaño de cuadros adyacentes

Cada Disco puede: Reflejar luz Crear sombra Emitir luz Cara de frente vs Cara de atrás Dynamic AO using surface elements:

Para la técnica: Se reflejan los niveles de luz de manera indirecta. Se reflejan sombras a los discos de cuyas caras se encuentren atrás. Dynamic AO using surface elements:

El segundo caso es un efecto indeseado, Se omite la sombra de B (Double shading)

Antiradiance Base de la técnica: Omitir la oclusión Antes teníamos que:

Antiradiance Ventaja Principal: No hay que chequear quien esta por delante.

Antiradiance Se crea la noción de una luz negativa (sombras). Por ejemplo:

CONCLUSIONES