Iluminación Global: Mapa de Fotones 4/16/2017 10:02 AM Iluminación Global: Mapa de Fotones Rubén Penalva Ambrona Universidad Autónoma de Madrid e-mail: angusttd@hotmail.com ©2005 Microsoft Corporation. All rights reserved. This presentation is for informational purposes only. Microsoft makes no warranties, express or implied, in this summary.

Introducción Objetivo: Conseguir imágenes sintéticas foto-realistas

Introducción: La ecuación de rendering En la naturaleza hay multitud efectos luminosos. La ecuación de rendering nos permite modelarlos Lr = Ldirecta + Lespecular + Lcaustica + Lindirecta

Introducción: Ejemplos Iluminación Directa + Especular

Introducción: Ejemplos Iluminación directa + Especular + Causticas

Introducción: Ejemplos Iluminación directa + Especular + Causticas + Indirecta

Introducción: Ray Tracing Pros: Solución elegante y rápida. No dependiente de la geometría. Reflexiones especulares son sencillas. Cons: No cubre todos las partes de la ecuación de rendering!: ni iluminación indirecta ni causticas. Soluciónes? Path tracing -> muy lento! Constante de iluminación ambiental -> no es fisicamente correcto, depende del artista, …

Mapa de Fotones: Descripción Es un algorítmo de iluminación global desarrollado en 1993-1994 por Henrik Jensen Nos permite separar la ecuación de rendering en varias partes independientes entre si. Pudiendose usar diferentes algoritmos para cada una. Junto con ray tracing cubre todas las partes de la ecuación de rendering

Mapa de fotones: Algoritmo Es un algoritmo de dos pases. Primer pase: Lanzamiento de fotones Dependiente de las luces de la escena Diferentes tipos de luces: focal, puntual,… Ruleta rusa Se obtiene un mapa con los fotones Segundo pase: Renderizado Se usa el mapa de fotones para visualizar la escena. Ray tracing Dependiente de la vista

Mapa de fotones: Primer pase Fotón: Dirección Posición Energía Luz: Puntual, cuadrada, compleja Lanzamiento de fotones Depende de la luz que lo emita. Técnicas de Monte-Carlo para lanzarlos aleatoriamente.

Mapa de fotones : Primer pase Dinámica del fotón: Puede pasar tres cosas Reflexión Transmisión Absorción Depende de las propiedades de los objetos con los que choque. Difuso y Especular. Difuso: Absorción y rebote Especular: Reflexión y/o transmisión

Mapa de Fotones: Primer Pase

Mapa de fotones : Primer Pase                                                                                                                   Mapa de fotones : Primer Pase Ruleta rusa: Técnica estocástica que elimina fotones no importantes para que los cálculos se centren en los importantes. Ejemplo: Objeto con factor especular 0.5 Sin ruleta rusa: se reflejan 1000 fotones con la mitad de la energía. Con ruleta rusa: se reflejan 500 fotones con la energia. La ruleta rusa nos permite seleccionar esos 500 fotones Intervalo de selección:

Mapa de fotones: Primer Pase Resultado: Mapa de fotones. Representa la iluminación de la escena. Organización del mapa: Estructuras de subdivisión espacial eficientes: kd-tree, diagrama de voronoi…

Mapa de fotones: Primer Pase

Mapa de fotones: Segundo Pase Visualización del mapa de fotones

Mapa de fotones: Segundo Pase Se usa back ray tracing. Lanzamiento de rayos por cada uno de los pixeles de la pantalla.

Mapa de fotones: Segundo Pase Estimación de la radiación

Mapa de fotones: Segundo Pase Factores en la estimación: Radio de la búsqueda. Número de vecinos. Errores en la estimación! En las esquinas de los objetos. Solución: Aplicar peso a los más ceranos… Filtro Gaussiano, Filtro cónico, …

Ejemplos

Ejemplos

Ejemplos

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Ejemplos: El proyecto :P

Ejemplos: El proyecto :P

Ejemplos: El proyecto :P

Ejemplos: El proyecto :P

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Recursos Adicionales Página Web de Henrik Jensen: http://graphics.ucsd.edu/~henrik Libro de Henrik Jensen: Jensen, Henrik W., Realistic Image Synthesis Using Photon Mapping, A K Peters, Ltd., Massachusetts, 2001 Photon Mapping by Zack Waters http://web.cs.wpi.edu/~emmanuel/courses/cs563/write_ups/zackw/photon_mapping/PhotonMapping.html