Davide Gadia Davide Selmo

Presentazione sul tema: "Davide Gadia Davide Selmo"— Transcript della presentazione:

1 Davide Gadia Davide Selmo
Photon Mapping Davide Gadia Davide Selmo

2 Global Illumination Necessità di simulare effetti di illuminazione globali per ottenere un maggior grado di realismo Principali approcci: Elementi finiti (es. radiosity) Campionamento puntiforme (es. ray tracing)

3 Photon Mapping Ideato da Henrik Wann Jensen
Sviluppato sui modelli statistici Montecarlo Algoritmo in due passi Emissione fotoni dalle sorgenti Rendering

4 Algoritmo Passo 1: Passo 2:
Emissione di fotoni dalle sorgenti di luce e tracciamento all’interno della scena Creazione della mappa 3D di fotoni Passo 2: Rendering della scena utilizzando le informazioni contenute nella mappa di fotoni per la stima della radianza riflessa sulle superfici

5 Algoritmo Passo 1: photon tracing Passo 2: rendering

6 Algoritmo: Passo 1 Emissione Scattering Storing
Emissione dei fotoni dalla sorgenti di luce Solitamente bisogna emettere più di fotoni Scattering Determinare come i fotoni vengono dispersi, all’interno della scena Storing Salvataggio delle informazioni sui fotoni assorbiti dalle superfici diffusive

7 Passo 1: Emissione L’energia associata alla sorgente viene divisa sui fotoni emessi Possono essere simulate diverse tipologie di luci Puntiforme Sferica Quadrata Forma generica

8 Passo 1: Scattering Quando un fotone colpisce una superficie può essere: Riflesso Trasmesso Assorbito

9 Passo 1: Scattering Il tipo di scattering può essere deciso tramite il metodo della Roulette russa:

10 Passo 1: Storage I fotoni assorbiti vengono salvati nella Photon map
Potenza Posizione Direzione incidente Serve una struttura dati adeguata

11 Passo 1: Storage Per memorizzare la mappa dei fotoni si utilizza un kd-tree (suddivisione spaziale 3D della scena) A ogni nodo corrisponde un piano di suddivisione ortogonale agli assi il sottoalbero sinistro contiene fotoni al di sotto del piano, il destro al di sopra Il kd-tree può essere bilanciato, considerata la coerenza della luce nella scena Il kd-tree può essere esplorato in O(logN)

12 Passo 1: Storage Vengono utilizzate diverse mappe Global map
Riflessioni diffuse Caustics map Generate lanciando fotoni direttamente su superfici lucide e riflettenti Molti campioni in una piccola area Mezzi partecipanti

13 Passo 1: Storage Scena Photon Map

14 Passo 2: Rendering L’informazione contenuta nella mappa viene usata per stimare la radianza riflessa Un numero N di fotoni viene considerato per la stima nel punto x

15 Passo 2: Rendering L’integrale dell’equazione del rendering viene diviso in 4 componenti Illuminazione diretta Speculare Indiretta Caustiche

16 Photon Mapping Equazione del rendering w’ w x

17 Equazione del rendering
Suddivido le componenti speculare e diffusiva della BRDF Suddivido il termine di radianza incidente tenendo conto dei contributi di: Luce diretta Caustiche Luce indiretta

18 Equazione del rendering
Illuminazione diretta Riflessioni speculari Caustiche Illuminazione indiretta

19 Calcolo della radianza
Illuminazione diretta Ray tracing Monte Carlo Ray tracing con importance sampling basato su fr,S Riflessioni speculari Caustiche Caustics Photon Map Illuminazione indiretta Global Photon Map

20 Stima della radianza Ad ogni fotone viene associato un flusso
La stima della radianza in un punto avviene considerando N campioni selezionati nell’intorno di raggio r del punto x

21 Stima della radianza

22 Esempi Rendering Ray tracing

23 Ray tracing + ombre sfumate
Esempi Rendering Ray tracing + ombre sfumate

24 Esempi Rendering + caustiche

25 Esempi Rendering + global illumination