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Simulation rapide de l’éclairage global

Xavier Granier 1 George Drettakis 1 Bruce J. Walter 2. 1 i MAGIS-GRAVIR/IMAG-INRIA (Sophia-Antipolis) i MAGIS est un projet commun CNRS/INRIA/UJF/INPG. 2 Université de Cornell. Simulation rapide de l’éclairage global. Motivations. Éclairage réaliste Tous les chemins lumineux

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Simulation rapide de l’éclairage global

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Presentation Transcript

  1. Xavier Granier 1 George Drettakis 1 Bruce J. Walter 2 1iMAGIS-GRAVIR/IMAG-INRIA (Sophia-Antipolis) iMAGIS est un projet commun CNRS/INRIA/UJF/INPG 2Université deCornell Simulation rapide de l’éclairage global

  2. Motivations • Éclairage réaliste Tous les chemins lumineux • Bon rapport qualité/temps • Contrôle de qualité • Visualisation interactive

  3. Plan • État de l’art • Notre algorithme intégré • Résultats • Conclusion

  4. Méthodes déterministes Radiosité [Goral84,Cohen88,etc] Hiérarchie et Regroupement [Hanrahan91, Smits94, Sillion95,…] Non diffuse[Immel86, Sillion89, Sillion91,…] Mise-a-jour interactive [Drettakis97,...] Probabilistes Photon Map[Jensen96,…] Estimation de densité [Walter97,…] État de l’art

  5. Plusieurs étapes Deux étapes [Wallace97,Sillion89,…] Intégré [Chen91, …] Visualisation interactive Render-Cache [Walter99] Stockage directionnel [Stamminger99, …] État de l’art

  6. DD transfert Radiosité Hiérarchique avec Regroupement (HRC) DS+D transfert Tracé de Particule pendant le transfert HRC Présentation Générale D = Diffuse and S = Non Diffuse Les chemins spéculaires vers l’œil on été rajouté par tracé de rayons

  7. L’Algorithme : généralités • Construire la hiérarchie • Éléments hiérarchique : regroupements et surfaces • Pour chaque itération • Raffinement • création des liens au juste niveau • Transfert d’énergie • émission de particules restreintes par les liens • Push-Pull • placement des particules

  8. Raffinement • Placement des liens • Choix d’un niveau approprié de la hiérarchie pour le transfert • Test de raffinement : Énergie > e • Classification des échanges et calcul de la visibilité • Shafts et liste de blockers pour la classification et l’optimisation • Calcul des facteurs de forme sans la visibilité

  9. IRS Transfert d’énergie à travers un lien S Transfert diffus-diffus IRS= Radiosité x Facteur de Forme x Visibilité R IR= IR+ IRS

  10. Transfert d’énergie à travers un lien Transfert Diffus-Spéculaire S • Transfert Diffus-Spéculaire • Émission probabilistes des particules • Réflexion sur le récepteur • Propagation et stockage des impacts • Émission guidée par les liens • lien = flux lumineux • Restriction du nombre de particules R

  11. Émission des particules • Nombre de particules • (Flux de S vers R)/ (Énergie Constante) • Choix des points (loi uniforme) • 1/(Mesure(R) x Mesure(S)) • Énergie des particules • Flux de s vers r corrigé par • le nombre de particules et • la probabilité du choix

  12. Push-Pull • Push : Descente de la hiérarchie • Placement des particules • Intégration de l’énergie particule à l’irradiance • Calcul de radiosité sur les feuilles • Pull : Moyenne des valeurs de radiosité

  13. Placement des particules Détection des fortes variations et concentrations • Quantité • Position moyenne et "Facteur d’étalement" • Descendre les particules si : • Fortes concentrations et forte énergie

  14. Visualisation de la Solution • Indépendante du point de vue • Rendue par le matériel graphique

  15. Visualisation : Ajout des reflets • Tracé de rayon • Sauvegarder une image • Interactivité : Render-Cache

  16. OpenGL Texture Combinaison + = carte graphique processeur carte graphique Render-Cache

  17. Résultats: contrôle de qualité Variation duparamètrect 4 sec 1200 particules 5 sec 7800 particules 15 sec 81800 particules

  18. Indirect 12 sec 30 sec Octane2 R12000 400Mhz

  19. Comparaison avec le tracé de Particules Scène complexe, éclairage indirecte simulation  10 min Notre méthode Tracé de particules

  20. Scènes complexes Calcul : 35 mn / Trace de rayon : 4 mn Octane2 R12000 400Mhz

  21. Vidéo VIDEO

  22. Conclusion • Algorithme intégré • Radiosité Hiérarchique avec regroupement et Tracé de Particules • Émission des particules guidé par les liens • Placement des particules pendant le push-pull • Traitement efficace de l’éclairage indirecte • Calcul Rapide • Simulations interactives ("scènes simples") • Solutions rapides mais grossières ("scènes complexes")

  23. Travaux futurs • Reconstruction différencié • Basses et Hautes fréquences • Mise à jour dynamique • Émission restreinte des particules • Tracé de rayons distribué ou de Monte-Carlo • Solution avec importance • Solution précise localement • Détections des interactions nécessaires

  24. Texture de Caustiques Texture ("caustic map") Solution Globale

  25. Fin

  26. Visualisation • Solution calculée : partie Diffuse • Indépendante du point de vue • Rendue par le matériel graphique • Tracé de rayon: reflets • Sauver une image • Interactivité: Render-Cache

  27. Scènes complexes Calcul : 35 mn Trace de rayon : 4 mn Octane2 R1200 400Mhz

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