基于点缓存全局光照技术的研究

Résumé : Comme le développement de l'industrie de l'animation, il ya de plus en plus d'exigences pour le rendu réaliste. L'illumination globale (IG) est une partie importante de rendu réaliste, et il a été porté par les chercheurs depuis de nombreuses années. Non seulement la lumière directement à partir des sources de lumière, mais aussi l'éclairage réfléchi par les autres objets de la scène doit être calculé, de sorte qu'il est compliqué de résoudre le problème de l'IG qui peut être décrit par l'équation de rendu. Plusieurs algorithmes peuvent être utilisés pour résoudre ce problème, comme le traçage basé Monte Carlo ray, le photon mapping, beaucoup de lumières approches fondées, le point sur la base de l'illumination globale et ainsi de suite. Cette thèse est basé sur des points sur Global Illumination (PBGI). PBGI est un algorithme de rendu populaire en cinéma et productions cinématographiques. Cet algorithme fournit une solution d'illumination globale diffuse en mettant en cache l'éclat dans une structure de données hiérarchique maille moins lors d'un pré-traitement, tout en résolvant pour la visibilité sur ce cache, au moment du rendu, pour chaque récepteur, en utilisant un microbuffer, qui est un localisée profondeur et tampon de couleurs inspirée des environnements de rendu en temps réel. En conséquence, le bruit ambiant sans occlusion, ombres douces indirects et des saignements de couleur effets sont calculés de manière efficace pour la sortie image haute résolution et d'une manière temporellement cohérente. PBGI a attiré une attention croissante de nos jours, en raison de sa qualité, sans l'efficacité et le bruit. Cependant, il ya encore quelques problèmes, comme il ne peut pas la simulation de transport de lumière non diffuse, ce fait avoir des applications limitées. Ma thèse vise à résoudre ces questions dans PBGI et l'étendre à soutenir chemin de transport de plus de lumière. Basé sur la cohérence spatiale, nous proposons une solution factorisée de PBGI à faire plus efficace en réutilisant la coupe des arbres et les microbuffers. Dans PBGI, chaque récepteur parcourir l'arborescence point de trouble indépendamment, mais nous observons que les récepteurs semblables ont la coupe d'arbre similaire, cela signifie qu'il ya une redondance au cours du processus de traversée. Un modèle similaire de récepteurs est proposé dans un premier temps, puis il est utilisé pour regrouper les récepteurs. L'arbre de nuage de points est traversé d'un cluster au lieu de pour chaque récepteur, et un arbre coupé de cluster est obtenu. Les nœuds loin dans l'arbre coupé du cluster sont partagés directement par tous les récepteurs de ce groupe sans autre déplacement, tandis que les nœuds proches sont traversés pour chaque récepteur indépendamment. Un microbuffer de cluster est proposé à résoudre pour la visibilité des nœuds loin, tandis que le microbuffer spécifique récepteur est utilisé à résoudre pour la visibilité des près de noeuds et les noeuds raffinés. Le microbuffer finale en combinant ces deux microbuffers est convoluée avec le funcion de distribution de réflexion bidirectionnelle (BRDF) du récepteur pour obtenir l'éclairage indirect finale. Notre algorithme offre un rendu accélération significative pour une erreur d'approximation négligeable et contrôlable et il hérite de la cohérence temporelle de PBGI. Nous proposons également une solution d'ondelettes basée à PBGI pour calculer les transport.As lumineuses non diffuses que l'éclairage diffus du point est cuit dans PBGI, il ne peut pas simuler la non-diffus transport léger, comme les caustiques. Nœuds d'arbre PBGI utilise des harmoniques sphériques (SH) pour représenter le rayonnement sortant. Malheureusement, même en utilisant un plus grand nombre de coefficients, SH ne sont pas en mesure de capturer efficacement les hautes fréquences, ce qui se traduit dans notre cas à des réflexions ou réfractions non-diffuses. Par conséquent, caustiques découlant de métaux, les plastiques, le verre et d'autres matériaux réfléchissants ou de réfraction ne sont pas traitées avec des cadres de PBGI classiques. Même lorsque ignorant la question de la performance induite par un plus grand nombre de coefficients SH, sonner artefacts apparaissent rapidement. Par rapport aux SH, les ondelettes de Haar supportent approximation non linéaire, de sorte que la représentation est compact. Donc, nous proposons de représenter le rayonnement sortant du point de non-diffuse avec des coefficients d'ondelettes par échantillonnage selon un cube map abord et ondelettes transformer chaque face de ce cube map. Les coefficients sont en outre codées hiérarchiquement dans l'arbre de nuages ​​de points pour réduire l'utilisation de mémoire, cela signifie que les coefficients sont eux-mêmes transformés en ondelettes, générer deux types de coefficients: noeud coefficients d'approximation et coefficients de détail de noeud. Les coefficients d'approximation noeud sont stockées pour les nœuds de bas niveau (à proximité de la racine), et les coefficients de détail de noeud sont stockées pour les nœuds de haut niveau. Pour éviter de stocker la liste complète des noeuds vecteurs à tout état intermédiaire, nous calculons cette représentation comprimé lors d'un post-order profondeur d'abord la traversée de l'arbre de PBGI. De plus, selon le problème des artefacts qui apparaît quand il ya BRDF haute fréquence ou de l'éclairage de la scène, nous proposons d'utiliser l'importance entraîné microbuffer. La fonction d'importance qui comprend l'importance de l'éclairage entrant et l'importance BRDF est utilisé pour entraîner le microbuffer, cela signifie quand un pixel dispose d'informations à haute fréquence (éclairage ou BRDF), elle sera découpée. Enfin, notre algorithme de rendu permet de gérer le transport de la lumière non diffuse, la reproduction caustiques avec une qualité similaire à la trajectoire bidirectionnelle traçage pour seulement une fraction du temps de calcul, avec un contrôle intuitif sur l'erreur d'approximation. Basé sur les deux algorithmes précédents, nous proposons une approche basée vue arbre pour calculer la rebonds réflexion multiple. Dans PBGI, l'éclairage indirect de chaque point dans le nuage de points doit être évaluée en parcourant l'arborescence point de trouble et splatting les nœuds de l'arbre-coupe, de sorte que chaque point est traité un récepteur. Nous proposons d'organiser tous les récepteurs dans un arbre de la vue, et l'arbre de nuage de points est traversée pour l'arbre de vue au lieu de pour chaque récepteur. L'approche de l'arbre de la vue est basée sur l'observation des noeuds de l'arbre de nuage de points contribuent de manière similaire à tous les points dans d'autres nœuds, cela signifie que nous ¡¯ t besoin de traverser pour ces points, respectivement, mais seulement pour le nœud qui contient ces points. Ceci est une extension de la PGBI factorisée d'un niveau (cluster) à une structure hiérarchique (arbre). Un autre problème pour de multiples rebonds calcul est comment évaluer le rayonnement sortant du rayonnement entrant efficacement. Comme le rayonnement sortant doit être calculé pour chaque direction d'échantillonnage, la complexité est en O $ (n ^ 4) $, où n $ \ times n $ représente la résolution de l'hémisphère ou carré selon laquelle le sens entrant et sortant direction sont échantillonnés. La représentation en ondelettes est clairsemée qui améliore la performance, donc nous avons décidé de la transformée en ondelettes le rayonnement entrant et la BRDF et les multiplier dans le domaine de fréquence. Nous proposons un modèle roman de calcul de rayonnement sortant en faisant produit entre 4D BRDF coefficients d'ondelettes et 2D radiance entrant coefficients d'ondelettes. Enfin, l'arbre de nuage de points avec de multiples rebonds réflexion stockée est utilisée pour offrir un rendu d'aperçu de la scène en utilisant efficacement le GPU computing. Nous pouvons soutenir scènes qui comprennent des matériaux diffuses et toutes les fréquences matériaux brillants avec une caméra changer. Ma thèse améliore et prolonge la PGBI algorithme de sorte qu'il peut être utilisé dans plusieurs applications.
Type de document :
Thèse
Computer Science [cs]. Shandong University, 2014. Chinese
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Contributeur : Beibei Wang <>
Soumis le : jeudi 7 janvier 2016 - 20:21:00
Dernière modification le : mercredi 15 juin 2016 - 11:06:15
Document(s) archivé(s) le : jeudi 10 novembre 2016 - 21:48:50

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Beibei Wang. 基于点缓存全局光照技术的研究. Computer Science [cs]. Shandong University, 2014. Chinese. 〈tel-01252659〉

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