Iluminaci

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Iluminación Global Mapa de Fotones

• Rubén Penalva Ambrona
• Universidad Autónoma de Madrid
• e-mail angusttd_at_hotmail.com

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Introducción

• Objetivo Conseguir imágenes sintéticas
  foto-realistas

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Introducción La ecuación de rendering

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

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Introducción Ejemplos

• Iluminación Directa Especular

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Introducción Ejemplos

• Iluminación directa Especular Causticas

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Introducción Ejemplos

• Iluminación directa Especular Causticas
  Indirecta

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Introducción Ray Tracing

• 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 -gt muy lento!
• Constante de iluminación ambiental -gt no es
  fisicamente correcto, depende del artista,

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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

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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

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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.

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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

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Mapa de Fotones Primer Pase
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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

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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

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Mapa de fotones Primer Pase
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Mapa de fotones Segundo Pase

• Visualización del mapa de fotones

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Mapa de fotones Segundo Pase

• Se usa back ray tracing.
• Lanzamiento de rayos por cada uno de los pixeles
  de la pantalla.

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Mapa de fotones Segundo Pase

• Estimación de la radiación

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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,

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Ejemplos
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Ejemplos
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Ejemplos
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Ejemplos
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Ejemplos
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Ejemplos El proyecto P
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Ejemplos El proyecto P
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Ejemplos El proyecto P
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Ejemplos El proyecto P
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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/writ
  e_ups/zackw/photon_mapping/PhotonMapping.html