10.07.2008 T. Wallrath - 1 - Optimierung des Photon Mapping Verfahrens durch Verbesserung der Radiance Estimate Berechnung und Einsatz von Radiosity Photonen.

Präsentation zum Thema: "10.07.2008 T. Wallrath - 1 - Optimierung des Photon Mapping Verfahrens durch Verbesserung der Radiance Estimate Berechnung und Einsatz von Radiosity Photonen."—  Präsentation transkript:

1 10.07.2008 T. Wallrath - 1 - Optimierung des Photon Mapping Verfahrens durch Verbesserung der Radiance Estimate Berechnung und Einsatz von Radiosity Photonen Diplomarbeit

2 10.07.2008 T. Wallrath - 2 - Übersicht Radiosity / Photon Mapping Zielsetzung Radiosity-Photonen Ergebnisse und Probleme Fazit & Ausblick

3 10.07.2008 T. Wallrath - 3 - Radiosity Einteilung der Szene in Patches Umgebung vollständig diffus constant radiosity assumption

4 10.07.2008 T. Wallrath - 4 - Photon Mapping simuliert alle Lichtpfade geometrieunabhängig Two-Pass Algorithmus 1.Photon Tracing –Emission und Verfolgung durch die Szene –Speicherung in Photon Map 2.Rendering -Abschätzung der Beleuchtungsstärke anhand Photonendichte (Radiance Estimate)

5 10.07.2008 T. Wallrath - 5 - Probleme Radiosity –nur diffuse Umgebungen –Vorverarbeitung der Szene sehr aufwendig Photon Mapping –hohe Photonenanzahl notwendig –direktes Licht: Raytracing –indirektes Licht: Final-Gathering

6 10.07.2008 T. Wallrath - 6 - Zielsetzung Radiosity-Methoden in Photon Mapping Umgebung -Radiosity-Photonen Verbesserung der Darstellung direkten Lichtes Anzahl benötigter Photonen senken

7 10.07.2008 T. Wallrath - 7 - Umsetzung Integration von Radiosity-Photonen in Raytracing/Photon Mapping-Framework Realisierung von diffusem, direkten Licht Schattenphotonen Refinement-Mechanismus

8 10.07.2008 T. Wallrath - 8 - Radiosity-Photonen sample-basiertes Radiosity-System Zuordnung eines Raumwinkels Abdeckung der beleuchteten Oberfläche durch Photon-Splats Bestimmung der Beleuchtungsstärke durch klassische Radiosity

9 10.07.2008 T. Wallrath - 9 - Radiosity-Photonen durch Raumwinkel definiert sich Radiosity-Splat

10 10.07.2008 T. Wallrath - 10 - Radiosity-Photonen Erweiterung der Photon-Datenstruktur –Position –Lichtstrom –Einfallswinkel –Radius –Formfaktor –BundleId

11 10.07.2008 T. Wallrath - 11 - Sampling Photon Mapping –LVK-Sampling durch Zufallszahlen Radiosity-Photonen –möglichst gleichmäßige Abdeckung der Oberfläche –Kontrolle über Refinement-Prozess Halton-Sequenz

12 10.07.2008 T. Wallrath - 12 - Halton-Sampling Low-Discrepancy-Sequenz Erzeugung einer Quasi- Zufallszahl durch einen Index Periodizität Mehrdimensionale Haltonsequenz

13 10.07.2008 T. Wallrath - 13 - Photonen-Pool PhotonIdLightId GroupIdLevel 01...... N0N0 BundleId 1...... N0N0 0 fester Ausgangspool Einteilung in Photonengruppen Gleicher Indexraum pro Lichtquelle BundleId als eindeutiger Index einer Gruppe Level des Refinement- Grades

14 10.07.2008 T. Wallrath - 14 - Radiance Estimate ?

15 10.07.2008 T. Wallrath - 15 - Fallback-Funktion 1.Keine Beleuchtung (E=0) 2.Klassisches Photon Mapping 3.Formfaktor- Raytracing

16 10.07.2008 T. Wallrath - 16 - Refinement Steuerung der Verfeinerung durch Exponenten der Haltonbasen Indizes der neuen Gruppen NewGroupId i = OldGroupId + i * N l NewBundleId i = B l + NewBundleId i + LightId * N l+1

17 10.07.2008 T. Wallrath - 17 - Refinement PhotonIdLightId GroupIdLevel 01...... 4 BundleId 1...... 4 0 10 1 5 9 13 17 21 5 9 13 17 21 25

18 10.07.2008 T. Wallrath - 18 - Refinement

19 10.07.2008 T. Wallrath - 19 - Orakel Entscheidet, ob Gruppe verfeinert wird Analysiert Gruppe während Tracing- Vorgangs Drei Orakel-Funkionen: 1.BFA-Orakel 2.Lischinski-Orakel 3.Geo-Orakel

20 10.07.2008 T. Wallrath - 20 - BFA-Orakel

21 10.07.2008 T. Wallrath - 21 - Lischinski-Orakel

22 10.07.2008 T. Wallrath - 22 - Geo-Orakel Detektion von Schattenkanten Unterteile, falls Licht- und Schattenphotonen einer Gruppe auf einem Primitiv landen

23 10.07.2008 T. Wallrath - 23 - Ergebnisse Geo-Lischinski-Refinement 1172 Photonen 2422 ms 5556 Photonen 2783 ms 19712 Photonen 4239 ms

24 10.07.2008 T. Wallrath - 24 - Ergebnisse Fallback-Methoden –2592 Gruppen / 31104 Photonen E = 0 5792 ms Photon Mapping r = 0,6 9262 ms Formfaktor-Raytracing 20 Schattenfühler 34504 ms

25 10.07.2008 T. Wallrath - 25 - Ergebnisse Vergleich der Verfahren Formfaktor-Raytracing 100 Schattenfühler 43531 ms Photon Mapping 31104 Photonen r = 0,12 3642 ms Radiosity-Photonen 31104 Photonen 4789 ms

26 10.07.2008 T. Wallrath - 26 - Fazit & Ausblick Qualität für direktes Licht nicht ausreichend Abdeckung durch Splats verbessern –Optimierung der Halton-Parameter –Alternative Sampling-Strategien –Alternative zur empirischen Radiusverdoppelung neue Konzepte zur Schattendarstellung indirektes Licht