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Éclairage global sur des modèles basés points
Nicolas Bonneel équipe SIRV Tuteur Mathias
Paulin Co-tuteur Gaël Guennebaud
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Sommaire

• Objectifs
• État de l'art
• Notre contribution
• Résultats et perspectives

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Objectifs

• Éclairage global
• ...reconstruit en temps réel(pour une visite
  virtuelle)
• ... avec des effets hautes fréquences
• ... sur des modèles complexes

-gt ???
4
Objectifs
5
Objectifs

• Éclairage global
• ...reconstruites en temps réel(pour une visite
  virtuelle)
• ... avec des effets hautes fréquences
• ... sur des modèles complexes

-gt ???
6
Objectifs

• Temps réelgt 25 images par seconde
• Visite virtuellegt Observateur mobile,
  environnement fixé objets et lumières
  statiques, matériaux fixés.

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Objectifs

• Éclairage global
• ...reconstruit en temps réel(pour une visite
  virtuelle)
• ... avec des effets hautes fréquences
• ... sur des modèles complexes

-gt ???
8
Objectifs

• Effets hautes fréquences gt matériaux très
  spéculaires

9
Objectifs

• Éclairage global
• ...reconstruit en temps réel(pour une visite
  virtuelle)
• ... avec des effets hautes fréquences
• ... sur des modèles complexes

-gt ???
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Objectifs

• Modèles complexesgt plusieurs centaines de
  milliers de points

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État de l'art

• Éclairage global- Lancer de photons
  Méthode de Monte-Carlo

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État de l'art

• - Suivi d'une étape de final gathering
• -gt densité de photons proportionnelle à
  l'éclairement
• Le final gathering est trop coûteuxgt on
  utilise une méthode de précalcul issue du domaine
  des PRT

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État de l'art

• Precomputed Radiance Transfer- Projection de
  la radiance incidente (ici, la distribution de
  photons incidents) dans une base orthonormale
  dans une étape de précalcul.- Équation du rendu
  - Rendu en temps réel grâce à un produit
  scalaire

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État de l'art

• ...avec des harmoniques sphériques-gt limitées
  aux basses fréquences
• ...avec des ondelettes-gt coûteuses à évaluer si
  elles ont été compressées
• ...ou d'autres ( harmoniques zonales, polynômes
  de Zwernick, fonctions radiales sphériques...)

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Notre contribution

• Frédo Durand et al. 2005 ont montré que
  l'équation du rendu se simplifiait en une
  convolution entre la BRDF et la radiance
  incidente pour certaines BRDF.
• On se restreint aux BRDF de Ward (la version
  modifiée de Arne Duer 2004) ...qui
  ressemble à une gaussienne autour de la direction
  miroir L.

N
H
?
?
r
L
d
i
a
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Notre contribution

• La convolution de 2 gaussiennes est une
  gaussienne
• La radiance incidente est donc modélisée par une
  somme de lobes pseudo-gaussiens, chacun autour
  d'une direction L.gt estimation des
  paramètres de ces gaussiennes (énergie, variance
  et direction) ?

N
H
?
L'
r
L
d
a
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Notre contribution

• 5 lobes vitesse d'optimisation et limitations
  de la carte graphique.
• Estimation des paramètres des gaussiennes -
  Méthodes déterministes (Levenberg-Marquardt,
  Newton, ...) sont lentes en hautes dimensions
  (ici, un problème à 20 dimensions à optimiser)
• Algorithme Expectation-Maximization- Version
  standard converge vers un max. local- Essai
  d'une version recuit simulé (SAEM), et d'une
  acceleration Sparse EM.

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Notre contribution

• RenduOn évalue seulement une somme de lobes
  gaussiens dont les variances sont la somme des
  variances de la BRDF et des lobes gaussiens
  incidents.

19
Notre contribution

• Erreur entre l'évaluation numérique directe de
  l'équation du rendu avec un lobe incident et
  notre approximation par un lobe gaussien

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Notre contribution

• Tone mappingAffichage sur un dispositif à
  dynamique restreinte.On prend en compte des
  effets perceptuels avec un operateur de tone
  mapping global et temps réel Grzegorz Krawczyk
  et al. 2005.

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Résultats

• Video éclairage directindirect,
  diffusspeculaire
• Image Référence vs. reconstruction (indirecte
  seulement, matériau speculaire pur)

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Questions ?