Ayuda
Ir al contenido

Dialnet


Resumen de Fast photorealistic techniques to simulate global illumination in videogames and virtual environments

Àlex Méndez Feliu

  • English

    To compute global illumination solutions for rendering virtual scenes, physically accurate methods based on radiosity or ray-tracing are usually employed. These methods, though powerful and capable of generating images with high realism, are very costly. In this thesis, some techniques to simulate and/or accelerate the computation of global illumination are studied. The obscurances technique is based on the supposition that the more occluded is a point in the scene, the darker it will appear. It is computed by analyzing the geometric environment of the point and gives a value for the indirect illumination for the point that is, though not physically accurate, visually realistic. This technique is enhanced and improved in real-time environments as videogames. It is also applied to ray-tracing frameworks to generate realistic images. In this last context, sequences of frames for animation of lights and cameras are dramatically accelerated by reusing information between frames.

    The obscurances are computed to simulate the indirect illumination of a scene. The direct lighting is computed apart and in an independent way. The decoupling of direct and indirect lighting is a big advantage, and we will take profit from this. We can easily add color bleeding effects without adding computation time. Another advantage is that to compute the obscurances we only need to analyze a limited environment around the point.

    For diffuse virtual scenes, the radiosity can be precomputed and we can navigate the scene with a realistic appearance. But when a small object moves in a dynamic real-time virtual environment, as a videogame, the recomputation of the global illumination of the scene is prohibitive. Thanks to the limited reach of the obscurance computation, we can recompute the obscurances only for the limited environment of the moving object for every frame and still have real-time frame rates.

    Obscurances can also be used to compute high quality images, or sequences of images for an animation, in a ray-tracing-like. This allows us to deal with non-diffuse materials and to research the use of a commonly diffuse technique as obscurances in general environments. For static cameras, using light animation only affects to direct lighting, and if we use obscurances for the indirect lighting, thanks to the decoupling of direct and indirect illumination, the computation of a series of frames for the animation is very fast. The next step is to add camera animation, reusing the obscurances results between frames.

    Using this last technique of reusing the illumination of the hit points between frames for a true global illumination technique as path tracing, we study how we can reuse this information in an unbiased way.

    Besides, a study of different sampling techniques for the hemisphere is made, obscurances are computed with the depth-peeling technique and using GPU.

  • English

    Per al càlcul de la illuminació global per a la síntesi dimatges descenaris virtuals susen mètodes físicament acurats com a radiositat o el ray-tracing. Aquests mètodes són molt potents i capaços de generar imatges de gran realisme, però són molt costosos. A aquesta tesi presenta algunes tècniques per simular i/o accelerar el càlcul de la illuminació global. La tècnica de les obscurances es basa en la suposició que com més amagat és un punt a lescena, més fosc sha de veure. Es calcula analitzant lentorn geomètric del punt i ens dóna un valor per a la seva illuminació indirecta, que no és físicament acurat, però sí aparentment realista.

    Aquesta tècnica es millora per a entorns en temps real com els videojocs. Saplica també a entorns de ray-tracing per a la generació dimatges realistes. En aquest context, el càlcul de seqüències de frames per a lanimació de llums i càmeres saccelera enormement reusant informació entre frames.

    Les obscurances serveixen per a simular la illuminació indirecta duna escena. La llum directa es calcula apart i de manera independent. El desacoblament de la llum directa i la indirecta és una gran avantatge, i en treurem profit. Podem afegir fàcilment lefecte de coloració entre objectes sense afegir temps de càlcul. Una altra avantatge és que per calcular les obscurances només hem danalitzar un entorn limitat al voltant del punt.

    Per escenes virtuals difuses, la radiositat es pot precalcular i lescena es pot navegar amb apariència realista, però si un objecte de lescena es mou en un entorn dinàmic en temps real, com un videojoc, el recàlcul de la illuminació global de lescena és prohibitiu. Com les obscurances es calculen en un entorn limitat, es poden recalcular en temps real per a lentorn de lobjecte que es mou a cada frame i encara aconseguir temps real.

    A més, podem fer servir les obscurances per a calcular imatges de gran qualitat, o per seqüències dimatges per una animació, com en el ray-tracing. Això ens permet tractar materials no difusos i investigar lús de tècniques normalment difuses com les obscurances en entorns generals. Quan la càmera està estàtica, lús danimació de llum només afecta la illuminació directa, i si usem obscurances per a la llum indirecta, gràcies al seu desacoblament, el càlcul de sèries de frames per a una animació és molt ràpid. El següent pas és afegir animació de càmera, reusant els valors de les obscurances entre frames.

    Aquesta última tècnica de reús dinformació de la illuminació del punt dimpacte entre frames la podem usar per a tècniques acurades dilluminació global com el path-tracing, i nosaltres estudiem com reusar aquesta informació de manera no esbiaixada.

    A més, estudiem diferents tècniques de mostreig per a la semi-esfera, i les obscurances es calculen amb una nova tècnica, aplicant depth peeling amb GPU.

    --------------------------------


Fundación Dialnet

Dialnet Plus

  • Más información sobre Dialnet Plus