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Estudos em Photon Mapping utilizando Maya e MentalRay

Luciano Pereira Soareslsoares@lsi.usp.br

Departamento de Engenharia ElétricaLaboratório de Sistemas Integraveis

Tópicos

1. Photon Mapping2. Maya3. Mental Ray

História

O Photon Mapping surgiu entre 1993 e 1994 Primeiro artigo em 1995

Funcionamento

Explora Iluminação Global

Modelo a ser analisado

Ray Tracing

Caixa não é visualizada

Iluminação Global

Caixa é visualizada avermelhada

Efeitos do Photon Mapping

Caustics Efeito de convergecia da luz

Difusão das Cores As cores de uma superfície se transferem para

outra superfície próxima Meio Participante

Meio particulado que altera condições de iluminação

Mapas de fótons

Caustic photon map : refração especular Global photon map : superfícies

difusas Volume photon map : luz indireta no

meio participante

Forma de validar sistema de iluminação global,

Cena padrão desenvolvida pela universidade de Cornell

Dados são reais Endereço web:

www.graphics.cornell.edu/online/box

Cornell Box

Simulação do Cornell Box

RayTracing Photon Mapping

Passos do Photon Mapping

O método do Photon Mapping é composto de dois passos:

1. São emitido fótons na cena e estes são armazenado quando colidem com uma superfície que não é especular e refletido se a superfície for especular.

2. Por estatísica é calculado o fluxo de entrada e a radiancia refletida em cada ponto da cena.

Árvore KD (kd-tree)

Valores armazendos nos fótonsEm linguagem C, teriamos o seguinte código:

struct photon {float position[3];rgbe energy;char theta, phi;short flags;

}

Copo – Ray Tracing

Copo Caustics

Copo – Iluminação Global

Cálculo da Energia

Método tradicional Pfóton = Pluz / Ne (watts)

Mapa de Importância Pfóton = (Pluz / Ne)*(Células emissoras/Total

de células) (watts)

Percurso do fóton

Um fóton ao colidir com uma superfície pode: Refletir Transmitir Ser absorvido

Decisão pela Roleta Russa, reflita uma parte dos fótons refletir todos com uma quantidade menor de

energia.

Efeito Prisma

Efeito não funcionou corretamente

Filtros

Filtro de bordas é necessário

Quantidade de fótons

3000 fótons 100000 fótons

Opções

Raios de Sombra (Shadow Map) Radiance Espalhamento sub-superfície (sub-surface

scatering) Paralelizável

Photon Mapping X Monte Carlo Mesma flexibilidade Mais eficiente Método não gera ruído de alta freqüencia. Necessita de grandes porções de memória

Photon Mappin X Radiosity

Não depende da geometria da cena Não necessitam de uma malha

Crítico para malhas muito complexas Escalar muito melhor Menos necessidade de memória Trabalhar bem com reflexão especular

Truques

1º Frame-coherent random number for photon tracing2º Faster lookups automatically computed maximum

search radius3º Iteration instead of recursion4º Pre-compute radiance estimates5º Unbiased radiance estimates6º Combining lookup results from several photon maps7º Faster photon tracing using importance

Métodos de localizar fótons

Cubos Cone

SoftwareGratuitos Comerciais In-house

Render Park LightFlow Dali (linux)

MegaPov LightWave Kilaue (linux)

BlueMoon LuminaireMayaTwister

Photon Mapping é dele não ter patente,

Maya

O aplicativo Maya é dirigido a modelagem de objetos em computador. Com um grande conjunto de ferramentas disponíveis, é possivel se modelar superfícies das mais diversas formas, alem de se definir atributos como iluminação e animações, dentre outros.

Mental Ray

Implementa Photon MappingÉ um software comercial

Endreço :http://www.mentalimages.com/

Menu do MentalRay 1

ativar emissãode fótons

quantidade de fótons

energia luminosa

Menu do MentalRay 2

precisão raio de buscade fótons

tipo de interpolação

Opções do MentalRay

Paralelo multi-thread distribuido pela rede

Programavel Samplings

Oversampling Undersampling Anti-aliasing adaptativo

Plataformas Compaq/DEC: Tru64 UNIX 4.x and 5.x IBM: AIX 4.3.x HP: HPUX 11.x for HPPA 2.0 HP: HPUX 11.x for IA64 Itanium SGI: IRIX 6.2 and later SUN: SunOS 5.6, 5.8 and later Linux for Intel x86 and AMD x86 Linux for Alpha Linux for Intel IA64 Itanium Linux for PowerPC Apple Macintosh OS X Windows NT/2000/XP for Intel x86 and AMD x86 Windows XP for Intel IA64 Itanium

Referência Siggraph 2002 - Curso 43: A Practical Guide to Gobal

Illumination Using Photon Mapping, Per H. Christensen (Pixar Animation Studios);Henrik Wann Jensen (Stanford University);Toshi Kato (Square USA);Frank Suykens (Katholieke Universiteit Leuven)

Mental ray Handbooks Vol. 1: Rendering with mental ray Th. Driemeyer Second, revised edition (with cd-rom) Springer Verlag Wien New York

Mental ray Handbooks Vol. 2: Programming mental ray Th. Driemeyer, R. Herken (eds.) Springer Verlag Wien New York