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Estudos em Photon Mapping utilizando Maya e MentalRay
Luciano Pereira [email protected]
Departamento de Engenharia ElétricaLaboratório de Sistemas Integraveis
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Tópicos
1. Photon Mapping2. Maya3. Mental Ray
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História
O Photon Mapping surgiu entre 1993 e 1994 Primeiro artigo em 1995
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Funcionamento
Explora Iluminação Global
Modelo a ser analisado
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Ray Tracing
Caixa não é visualizada
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Iluminação Global
Caixa é visualizada avermelhada
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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
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Mapas de fótons
Caustic photon map : refração especular Global photon map : superfícies
difusas Volume photon map : luz indireta no
meio participante
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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
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Simulação do Cornell Box
RayTracing Photon Mapping
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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.
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Árvore KD (kd-tree)
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Valores armazendos nos fótonsEm linguagem C, teriamos o seguinte código:
struct photon {float position[3];rgbe energy;char theta, phi;short flags;
}
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Copo – Ray Tracing
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Copo Caustics
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Copo – Iluminação Global
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Cálculo da Energia
Método tradicional Pfóton = Pluz / Ne (watts)
Mapa de Importância Pfóton = (Pluz / Ne)*(Células emissoras/Total
de células) (watts)
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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.
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Efeito Prisma
Efeito não funcionou corretamente
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Filtros
Filtro de bordas é necessário
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Quantidade de fótons
3000 fótons 100000 fótons
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Opções
Raios de Sombra (Shadow Map) Radiance Espalhamento sub-superfície (sub-surface
scatering) Paralelizável
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Photon Mapping X Monte Carlo Mesma flexibilidade Mais eficiente Método não gera ruído de alta freqüencia. Necessita de grandes porções de memória
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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
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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
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Métodos de localizar fótons
Cubos Cone
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SoftwareGratuitos Comerciais In-house
Render Park LightFlow Dali (linux)
MegaPov LightWave Kilaue (linux)
BlueMoon LuminaireMayaTwister
Photon Mapping é dele não ter patente,
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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.
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Mental Ray
Implementa Photon MappingÉ um software comercial
Endreço :http://www.mentalimages.com/
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Menu do MentalRay 1
ativar emissãode fótons
quantidade de fótons
energia luminosa
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Menu do MentalRay 2
precisão raio de buscade fótons
tipo de interpolação
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Opções do MentalRay
Paralelo multi-thread distribuido pela rede
Programavel Samplings
Oversampling Undersampling Anti-aliasing adaptativo
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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
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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