IFT3355: Infographie Pipeline graphique © Victor Ostromoukhov Dép. I.R.O. Université de Montréal.
IFT3355: Infographie Illumination globale © Victor Ostromoukhov Dép. I.R.O. Université de...
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IFT3355: Infographie Illumination globale
© Victor Ostromoukhov
Dép. I.R.O.
Université de Montréal
Illumination globale
• Illumination locale– Lumière provient directement des sources de
lumière et réfléchit vers la caméra• Illumination globale
– Lumière provient directement des sources de lumière ainsi que de la lumière distribuée entre les surfaces (traitées comme des lumières secondaires)
– Pour n éléments de surfaces, on peut devoir traiter interactions 2nO
Equation du transport de lumière
iiif
k
oios dkLkkkLi
cos,
ᅠ
Nᅠ
- k i
ᅠ
ko
ᅠ
i
id
Rendering Equation (Kajiya, 1986):
os kL
if kL
Surface Radiance(leaving the surface)
Field Radiance(incident to the surface)
BRDF oi kk ,
Equation du transport de lumière
iiif
k
oios dkLkkkLi
cos,
ik
iiifs dkLR
L
cos
n
jjij
iii LF
REL
1
BRDF: lambertien
radiositéméthode d’éléments finis
carreaux de couleurs constantes
ᅠ
Nᅠ
- k i
ᅠ
ko
ᅠ
i
id
Radiosité (la boîte de Cornell)
Original
Hemi-cube
Radiosité (la boîte de Cornell)
Discontinuités
Radiosité - Grande scène
Radiosité - Grande scène
Radiosité -- Grande scène fermée
Radiosité - Maillage de discontinuités
Radiosité
+ populaire de 1985 à 2000, où photo-réalisme équivalait à radiosité…
+ résolution standard d’un système matriciel de type avec plusieurs variantes
+ rendu indépendant du point de vue
+ solution adaptative et hiérarchique
+ radiosité négative et fonction d’importance
- robustesse des maillages et surfaces courbes
- complexité pour obtenir des solutions de grande qualité (ombres, spécularités, etc.)
bx A
Tracer de particules
• Simulation par éléments finis remplacée par une simulation statistique de particules
• Emet une particule à partir des lumières et suit ses interactions dans la scène (dépôt d’énergie, redistribution, absorption)
• Dépose la puissance transportée par une particule sur le texel du triangle intersecté
A
RL ie
A
nL t
radiance d’unesurface lambertienne
triangle d’aire A divisé en nt texelstouché par un photon de puissance
probabilité de réflexiondu photon est p = R
incrément de la radiance du texel
Tracer de particules
A
RL ie
A
nL t
radiance d’unesurface lambertienne
triangle d’aire A divisé en nt texelstouché par un photon de puissance
probabilité de réflexiondu photon est p = R
incrément de la radiance du texel
i
R
e Emitted power
Incident power
Reflectance
AreaA
Tracer de particules
Tracer de particules
• Lors d’une interaction avec une surface, une particule doit réfléchir dans une direction statistiquement distribuée selon une réflexion lambertienne
wvu 22121 1,2sin,2cosdirection -
où sont deux nombres aléatoires [0,1] est dans la direction normale au triangleet forme un système d’axes orthonormésur le triangle
w wvu ,,
21,
Tracer de particules
nelambertienémission selon direction une
absorptiond' éprobabilit lacompenser pour ; 2
absorbénon photon
/ r additionne )( xel te
) (
absorbénon photon
aléatoire)(uniforme, nelambertienémission selon direction une
aléatoire)(uniforme, lumière unesur origine une
/ RGB
photons
b
ca
if
c
cbaif
while
b
a
for
R
ARn
t
n
n
t
Tracer de particules
+ Permet de simuler tous les types d’interactions par simulation statistique
+ Fonctionne avec tous les objets compatibles au lancer de rayons
- Doit traiter un très grand nombre de photons- Biais et importance du point de vue
+ Photon mapping, bidirectional, Metropolis
+ Avec ses diverses variantes, probablement la solution la plus populaire maintenant
Tracer de chemins
• Part de l’oeil et retrace un chemin « probable » jusqu’aux lumières
iiif
k
oioeos dkLkkkLkLi
cos,
i
iiifoioeos kp
dkLkkkLkL
cos,
pour une interaction:
probability density functionfor importance sampling
inconnue: récursion
iikp
R
cos
lambertien ifoeos kRLkLkL
Tracer de chemins
) ) 1, (raycolor (return
) BRDF ( random
) ( if
RGB
) at hitsray ( if
) int , ray (raycolor RGB
max
-
depthsRc
depthdepth
Lc
deptht
e
dc
d
b
c
ba
Tracer de chemins
Veach
Tracer de chemins
Shirley
Tracer de chemins
+ Solution non-biaisée et la plus flexible
- Extrêmement bruitée avec lente convergence