| Περίληψη : | Οι αλγόριϑμοι που βασίζονται στο μοντέλο του «ray tracing» μπορούν να παράγουν φωτορεαλιστιϰές ειϰόνες τρισδιάστατων σϰηνών αλλά με τεράστιο υπολογιστιϰό ϰόστος. Στην παρούσα πτυχιαϰή εργασία ϑα παρουσιάσουμε μια μέϑοδο επιτάχυνσης του «ray tracing», μέσω της επαναχρησιμοποίηση δειγμάτων σϰίασης από αϰτίνες του ίδιου ή προηγούμενων ϰαρέ. Σαν πρώτο βήμα διατρέχουμε την σϰηνή με αϰτίνες ώστε να εντοπίσουμε τα τμήματα των αντιϰειμένων τα οποία είναι σημαντιϰά από άποψη οπτιϰής πληροφορίας. ΄Επειτα χρησιμοποιώντας την δισδιάστατη παραμετροποίηση των αντιϰειμένων αυτών δημιουργούμε έναν άτλα ανά αντιϰείμενο, στον οποίο αποϑηϰεύουμε πάνω την εισερχόμενη αϰτινοβολίας προς το ϰάϑε αντιϰείμενο. Αυτός ο άτλας λειτουργεί σαν μνήμη την οποία μπορούμε να προσπελάσουμε χρησιμοποιώντας της συντεταγμένες της παραμετροποίησης του ϰάϑε αντιϰειμένου. Κάϑε φορά που μία αϰτίνα χτυπάει ένα αντιϰείμενο, ανατρέχουμε στον άτλα του αντιϰειμένου ϰαι τραβάμε την πληροφορία που βρίσϰεται στις συντεταγμένες που χτύπησε η αϰτίνα το αντιϰείμενο. Ανάλογα την ποιότητα του δείγματος που αναϰτήσαμε, δηλαδή αν αντιπροσωπεύει ιϰανοποιητιϰά το σύνολο τη αϰτινοβολίας που προσπίπτει στον σημείο σύγϰρουσης αποφασίζουμε αν ϑα τερματίσουμε το μονοπάτι ϰαι ϑα επαναχρησιμοποιήσουμε την τιμή που αναϰτήσαμε ή αν ϑα προχωρήσουμε στην περαιτέρω εξερεύνηση του μονοπατιού. Μετά από ϰάϑε μονοπάτι ενημερώνουμε τις τιμές του ϰάϑε άτλα με την νέα πληροφορία για τον φωτισμό που μάζεψε το μονοπάτι. Για να μπορέσουμε ϰαλύτερα να διατηρήσουμε την υψηλής συχνότητας πληροφορία πάνω στα αντιϰείμενα για ϰάϑε ένα διατηρούμε επιπλέον άτλαντες στους οποίου ϰάϑε στοιχείο του προηγούμενου αντιστοιχεί σε μία ομάδα στοιχείων στον επόμενο. ΄Ετσι έχουμε ένα άτλαντα με δυναμιϰή ανάλυση τοπιϰά όπου ϰρίνεται αναγϰαίο. Πλεονέϰτημα της μεϑόδου μας είναι η εξαιρετιϰά απλή διαδιϰασία ενημέρωσης ϰαι ανάϰτησης την πληροφορίας πάνω στους άτλαντες με τρόπο τέτοιο ώστε να μην προστίϑεται στην τελιϰή ειϰόνα σφάλμα αφού στοχαστιϰά επαναχρησιμοποιήσουμε ϰάϑε τιμή. Επιπλέον μέσω του συνδυασμού πολλών δειγμάτων σε ϰάϑε ϰελί του άτλαντα του ϰάϑε αντιϰειμένου, εξομαλύνουμε τον ϑόρυβο ϰαι οδηγούμαστε ταχύτερα στην σύγϰληση.
Ray tracing algorithms can generate photorealistic images, but they come with a great computational cost. In this thesis we will present a method for speeding up that process, by reusing the calculated light values of previously traced rays. Initially, we trace a small number of rays and from the collected hit points on the geometry, we deduce the parts of the model that contribute more to the final image. Then, we utilize the unique UV parameterization, that most 3D model come with, to generate a light map, a form of surfacebased illumination cache, to store previously calculated light information from past rays. When a ray is traced and hits an object, having the light map, allows us to stochastically choose whether to reuse the value of the texel in the light map, referring to the geometric primitive that the ray hit and terminate the path, or continue tracing the ray normally. Combining the generated samples at each hit point with the already stored light value and updating the stored value in the light map, progressively reduces the variance between the stored light value for a point and the value generated by conventionally tracing the ray and speeds up the process. To better utilize the available texture space of the light map, we choose a small initial light map resolution and distribute extra texels to areas of the light map that refer to geometry with high visual contribution. This scheme allows for a low-resolution representation for geometry parts with low visual impact, while allocating higher-fidelity light caching for visually important geometry. The main advantage of this approach is that it gradually decouples the visibility sampling rate of the scene with the shading rate and performs a kind of spatial filtering which results in images with less noise without adding any bias.
|
|---|
Copyright © 2013 Βιβλιοθήκη Ο.Π.Α. Με την επιφύλαξη παντός δικαιώματος.