|
|
Affordable optical measurement methods for predictive rendering
Iser, Tomáš ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Gkioulekas, Ioannis (oponent) ; Babaei, Vahid (oponent)
Prediktivní vykreslování, což je součást počítačové grafiky, je založeno na rovnici přenosu světla a zaměřuje se na přesné předpovídání vzhledu objektů a materiálů za různých podmínek. Jako predikci vzhledu lze formulovat různé problémy: od generování fotorealistických obrázků až po vylepšení barevného 3D tisku. Přesnost predikce závisí na optických vlastnostech materiálů, které musí být buď odhadnuty ze základních předpokladů nebo měřeny drahými a sofistikovanými optickými zařízeními. Mohli bychom tyto vlastnosti změřit efektivním a cenově dostupným způsobem, který je optimalizovaný pro prediktivní vykreslování? Abychom na tuto otázku odpověděli, překlenujeme v této práci hranici mezi počítačovou grafikou a optikou. Vyvinuli jsme jednodušší a cenově dostupnější metody měření optických vlastností, které jsou zaměřeny na barevnou přesnost, díky čemuž je prediktivní vykreslování dostupnější. Zaměřujeme se na dva typy materiálů, které jsou všudypřítomné, ale obvykle opomíjené kvůli jejich komplexním vlastnostem: průsvitné materiály a fluorescenční materiály. Pro každý z nich představujeme samostatný přístup k měření, který využívá pouze levné optické komponenty, a přesto má vysoké spektrální rozlišení pro aplikace vyžadující barevnou přesnost. Naše první metoda je motivována měřením průsvitných inkoustů, což...
|
|
|
Advanced Monte Carlo methods in Image Synthesis
Vévoda, Petr ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce)
Integrace metodou Monte Carlo (MC) je základním matematickým nástrojem v mnoha vědních odvětvích. V syntéze obrazu pak umožnila dosažení fotorealistických výsledků skrze fyzikálně věrnou simulaci obrazu. Neodmyslitelným problémem MC integrace však je variance způsobující šum v renderovaných obrázcích. Tato práce představuje tři me- tody, z nichž každá uplatňuje jiný přístup ke snížení variance v renderování. První přístup se zaměřuje na zlepšení vzorkovací techniky. Je navrženo adaptivní řešení pro vzorkování přímého osvětlení, a to za využití Bayesovské regrese a nového sta- tistického modelu přímého osvětlení pro zajištění robustnosti. Tato metoda byla integro- vána v produkčním rendereru, kde demonstrovala svou teoretickou správnost i praktickou použitelnost. Druhý přístup se zabývá kombinací více vzorkovacích technik pomocí vícenásobného vzorkování podle důležitosti. Jsou odvozeny optimální váhové funkce, které prokaza- telně minimalizují varianci těchto kombinovaných estimátoru. Tyto nové váhy překonávají všechny běžně užívané heuristiky a poskytují nové možnosti při výběru vhodných vzor- kovacích technik v integračních problémech. Konečně třetí přístup zahrnuje předvýpočet, který umožňuje efektivní řešení i nároč- ných simulací. Předpočítané referenční obrázky bezmračné oblohy jsou použity k vytvo-...
|
|
|
Advanced Monte Carlo methods in Image Synthesis
Vévoda, Petr ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Eisemann, Elmar (oponent) ; Schudeiske, Johannes (oponent)
Integrace metodou Monte Carlo (MC) je základním matematickým nástrojem v mnoha vědních odvětvích. V syntéze obrazu pak umožnila dosažení fotorealistických výsledků skrze fyzikálně věrnou simulaci obrazu. Neodmyslitelným problémem MC integrace však je variance způsobující šum v renderovaných obrázcích. Tato práce představuje tři me- tody, z nichž každá uplatňuje jiný přístup ke snížení variance v renderování. První přístup se zaměřuje na zlepšení vzorkovací techniky. Je navrženo adaptivní řešení pro vzorkování přímého osvětlení, a to za využití Bayesovské regrese a nového sta- tistického modelu přímého osvětlení pro zajištění robustnosti. Tato metoda byla integro- vána v produkčním rendereru, kde demonstrovala svou teoretickou správnost i praktickou použitelnost. Druhý přístup se zabývá kombinací více vzorkovacích technik pomocí vícenásobného vzorkování podle důležitosti. Jsou odvozeny optimální váhové funkce, které prokaza- telně minimalizují varianci těchto kombinovaných estimátoru. Tyto nové váhy překonávají všechny běžně užívané heuristiky a poskytují nové možnosti při výběru vhodných vzor- kovacích technik v integračních problémech. Konečně třetí přístup zahrnuje předvýpočet, který umožňuje efektivní řešení i nároč- ných simulací. Předpočítané referenční obrázky bezmračné oblohy jsou použity k vytvo-...
|
|
|
Appearance matching and fabrication using differentiable material models
Nindel, Thomas Klaus ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Chalmers, Alan (oponent) ; Magnor, Marcus (oponent)
Výpočetní deriváty kódu - s kódem - jsou jedním z klíčových aktivátorů revoluce strojového učení. V počítačové grafice umožňuje automatická diferenciace řešit problémy s inverzním renderingem, kde se z jednoho nebo několika vstupních snímků získávají parametry jako je odrazovost objektu, poloha nebo koeficienty rozptylu a absorpce ob- jemu. V této práci zvažujeme problémy s přizpůsobením vzhledu a s výrobou, které lze uvést jako příklady problémů s inverzním renderingem. Zatímco optimalizace založená na gradientu, kterou umožňují diferencovatelné programy, má potenciál přinést velmi dobré výsledky, vyžaduje správné využití. Diferenciovatelný rendering není řešením problémů typu brokovnice. Diskutujeme jak teoretické koncepty, tak praktickou implementaci dife- rencovatelných renderingových algoritmů a ukazujeme, jak se spojují s různými problémy s přizpůsobením vzhledu. 1
|
|
|
Efficient and Expressive Microfacet Models
Atanasov, Asen ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Yan, Lingqi (oponent) ; Ribardière, Mickaël (oponent)
Název: Efektivní a expresivní mikrofasetové modely Autor: Asen Atanasov Katedra: Katedra softwaru a výuky informatiky Vedoucí: doc. Dr. Alexander Wilkie, Katedra softwaru a výuky informatiky Abstrakt: V realistickém modelování vzhledu jsou drsné povrchy, které mají mikroskopické detaily, popsány pomocí tzv. mikrofazetových modelů. Mezi tyto modely patří analytické modely, které statisticky definují fyzikálně založený mikropovrch. Takové modely jsou široce používány v praxi, protože jsou nenáročné na výpočet a nabízejí značnou flexibilitu ve vzhledu, který s nimi lze docílit. Tyto modely mohou být rozšířené o viditelné povrchové prvky prostřednictvím normálové mapy. Stále však existují oblasti, ve kterých lze tento obecný typ modelu vylepšit: důležité funkce, jako je řízení anizotropie, někdy postrádají analytická řešení a účinné vykreslování normálových map vyžaduje přesné a obecné filtrovací algoritmy. Posunujeme předchozí práci v následujících oblastech: odvodíme analytické anizotropní modely, přeformulujeme problém filtrování a navrhneme efektivní filtrační algoritmus založený na nové datové struktuře filtračních dat. Konkrétně odvodíme obecný výsledek v mikrofazetové teorii: na základě libovolného mikropovrchu definovaného pomocí standardní mikrofazetové statistiky ukážeme, jak konstruovat statistiku...
|
|
|
An Efficient Load-balancing Image Sampler for Path Tracing
Kubíček, Tomáš ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Nindel, Thomas Klaus (oponent)
V této práci vylepšíme výzkumný renderer zvaný ART. Zaměřujeme se především na vzorkovač obrázků. Zanalyzujeme nedostatky stochastického vzorkovače, který byl přítomen před napsáním této práce. Těmi jsou obrovská spotřeba paměti, nepřítomnost vizualizace v reálném čase a ome- zený komunikační kanál mezi rendererem a aplikací, která jej má ovládat. Následně navrhneme dva vzorkovače, které by mohly sloužit jako náhrada. Vybereme ten, který se zdá být více vhodný. Následně provedeme sérii testů, které slouží k doladění parametrů nového vzorkovače a také jako srovnání mezi novým a starým vzorkovačem. Použitím dat z testů ukážeme, že jsme snížili nároky na paměť, při zachování rychlosti na většinou stejné úrovni jako dříve. Tím jsme také umožnili práci s vyšším počtem jader než dříve. 1
|
|
|
Best View of 3D Scene
Jankovič, Ivan ; Pelikán, Josef (vedoucí práce) ; Wilkie, Alexander (oponent)
Nalezení dobrých pohledů na 3D scénu je užitené v mnoha oblastech: zkoumání virtuálních světů, globální osvětlování, atd. Cílem této práce bylo naimplementovat několik metod pro nalezení nejlepšího pohledu na 3D scénu. Byly naimplementovány dvě metody - Heuristická míra a Entropie pozorovacího místa. Navíc byla vytvořena modifikace první metody, Vážená heuristická míra, která byla otestována pro různé hodnoty vstupních parametrů, jejichž výsledky byly porovnány. Také byla vytvořena jednoduchá aplikace, která načítá 3D scény ze souborů a spouští naimplementované metody.
|
|
|
Procedurální generování měst
Beneš, Jan ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Křivánek, Jaroslav (oponent)
Tato diplomová práce navrhuje novou metodu pro procedurální generování městských silničních sítí. Popsány jsou jednoduchá dopravní simulace založená na postřezích ze sociální geografie, která je schopná řídit časový vývoj městských silničních sítí pomocí navrhu nových vysokokapacitní komunikací, stejně tak jako modifikováný algoritmus pro generování místních komunikací. Navržená metoda je vysoce automatizovaná.
|
|
|
Wang Tiles for Frequency-Based Synthesis of Ocean Surfaces
Vámošová, Mária ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Krajíček, Václav (oponent)
Syntéza oceánu pomocí frekvenční analýzy je skupina metod, které modelují vlny v oceánu na základě frekvenčních spekter zkoumaných v rámci oceánografického výskumu. Výsledkem těchto metod je výškové pole, které je periodické a dá sa použít opakovaně na vydláždění větší plochy. Když ale použijeme dlaždic příliš mnoho, opakující sa vzory začnou být rušivé. Wangovo dláždění je metoda pro pokrytí roviny neperiodicky pomocí malého počtu předgenerovaných dlaždic. Cílem této práce je vytvořit sadu Wangových dlaždic. Každá dlaždice bude reprezentovat výškové pole oceánu vygenerované frekvenční metodou a pomocí těchto dlaždic potom můžeme vydláždit velkou plochu oceánu bez zjevné periodicity. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Physically-based Cloud Rendering on GPU
Elek, Oskár ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Křivánek, Jaroslav (oponent)
Optická simulace participujících medií je zajímavý a taky důležitý problém, který ale nemá žádné jednoduché řešení. Mezi participujícími médii lze navíc oblaky, díky jejich pro simulaci složitým vlastnostem, chápat jako obzvláště náročný případ. Cílem této práce je navrhnout řešení tohoto problému a to navíc takové, které by tuto simulaci provádělo interaktivně. Hlavními kritérii při navrhnování teto metody byly její fyzikální věrnost a maximální využití některých výhodných vlastností oblaků, které by nám pomohly vyvážit jejich složitou podstatu. Ve výsledku je námi navrhovaná metoda postavená na algoritmu fotonových map, kterou ale zásadním způsobem modifikujeme tak, aby bylo dosáhnuto její interaktivity a časové koherence. Tomuto napomáhá i fakt, že jsme se při návrhu snažili, aby naši techniku bylo možné implementovat na součastných GPU, jejichž masivně paralelní výpočetní výkon jsme chtěli využít. Prototyp naší metody jsme implementovali v aplikaci, která je schopná interaktivně vykreslovat (zatím pouze) jeden oblak. Naše diskuze se tedy především zabývá tím, jak tento prototyp naší metody zlepšit natolik, aby jej bylo možné použít v různých praktických aplikacích v průmyslu.
|
host ::
RSS.