|
|
Polarising Versions of Glossy BRDF Models
Bártová, Kristina ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Šik, Martin (oponent)
Cílem počítačové grafiky je přesně modelovat vzhled skutečných objektů. K tomu je nutné modelovat interakce světla s různými materiály. Jedním z důležitých parametrů světla je také jeho polarizace. Zahrnutí polarizace do osvětlovacího modelu může výrazně přispět k realistickému vzhledu renderovaných obrazů například v situacích, kdy ve scéně dochází k mnohačetným odrazům světelných paprsků na různých zrcadlových plochách, apod. Současné renderovací systémy ale polarizaci neuvažují z důvodu velké složitosti takového řešení. Klíčovým prvkem pro získání fyzikálně věrných obrazů jsou realistické, polarizace schopné BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function) modely. V rámci této práce, byly teoreticky odvozeny polarizaci zahrnující verze následujících modelů: Torrance-Sparrow, He-Torrance-Sillion-Greenberg a Weidlich-Wilkie. Pro každý z těchto modelů byly systematicky odvozeny Muellerovy matice (matematická konstrukce používaná k popisu odrazivosti polarizujícího povrchu). Chování odvozených matic v závislosti na různých vstupních parametrech bylo následně testováno v programu Wolfram Mathematica. Odvozené BRDF modely zahrnující polarizaci byly implementovány v systému ART (Advanced Rendering Toolkit). Soudě podle dostupných zdrojů se jedná o pravděpodobně vůbec první využití zmíněných BRDF...
|
|
|
Colour reproduction accuracy of stochastic spectral sampling: an experimental evaluation.
Hencz, Attila ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Křivánek, Jaroslav (oponent)
Název práce: Přesnost reprodukce barvy stochastického spektrálního vzorkování: experimentální vyhodnocení Autor: Bc. Attila Hencz �attila.hencz@matfyz.cz� Katedra: Katedra softwaru a výuky informatiky Vedoucí diplomové práce: doc. Alexander Wilkie, Dr. �wilkie@cgg.mff.cuni.cz�, Katedra softwaru a výuky informatiky Abstrakt: Zkoumáme kolorimetrickou přesnost stochastického vzorkování v do- méně vlnové délky pro účely realistického renderování. Zaměříme se hlavně na dopad třech specifických návrhových rozhodnutí na konečný výsledek: jak jsou jednotlivé spektrální vzorky zahrnuté do výsledného obrazu, kolik spektrálních rozpětí bylo použito, a dopad Hero Wavelength Spectral Sampling (HWSS) v po- rovnání se standardní monochromatickou metodou. Poskytneme experimentální výsledky, porovnání a vyhodnocení vzorkování spektra s vysokým rozlišením, získaného jak měřením reálných barevných vzorků nalezených v atlasech barev tak normovaných zdrojů světla definovaných CIE. Spektra světelných zdrojů ob- sahují jak hladké spektra tak spektra obsahující špičky. Tato kombinace odra- zivých a světelných spekter představuje reprezentativní množinu vstupních údajů které nám umožní vyvodit závěry významné pro praktické...
|
|
|
Implementace algoritmů pro cachování osvětlení na masivně paralelních procesorech
Bulant, Martin ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Tázlar, Vojtěch (oponent)
Předmětem této práce je vytvořit program implementující algoritmy pro výpočet glo- bálního osvětlení radiance a irradiance caching za využití frameworku CUDA na GPU. Paralelní implementace na GPU by měla přinést výrazné zrychlení oproti sériové imple- mentaci na CPU. Implementace bude probíhat v již existujícím frameworku pro výpočty globálního osvětlení, což umožní soustředit se čistě na implementaci samotných algoritmů. Díky této práci bude možné ušetřit čas při testování metod pro výpočet globálního osvět- lení, neboť ukládání a přepoužití mezivýsledků je možné použít pro další algoritmy. 1
|
|
|
Integration of the Embree Raycasting Library into a CSG Renderer
Schimper, Sebastian ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Kahoun, Martin (oponent)
Moderní vysoce výkonné sady nástrojů pro oddělovaní paprsků, napřík- lad Intel Embree knihovna, která se používá jako průmyslový standard, jsou zároveň základním kamenem ve vykreslování u běžných CPU s vysokou úrovni výkonů. Cílem Embree je jednodušší integrace do profesionálních prostředí pro syntézu obrázků a slouží k urychlení vykreslování scén se složi- tou geometrickou strukturou složenou z více primitiv. Bohužel, tato knihovna neposkytuje podporu pro vykreslování konstruktivní geometrie těles (CSG) složených ze zvládnutelného množství primitiv pomocí nastavených operací. Je to významná nevýhoda, protože modelování v CSG je intuitivní a výkonný nástroj na popis složité geometrie. V této práci, popisujeme způsob integraci knihovny Embree do prediktivního vykreslovacího systému ART a navrhu- jeme metodu vykreslování CSG pomocí kombinace průchodu přes Embree a interního zrychlení paprsků procházejících datovými struktury. Provedli jsme testy s různé virtuální scénáři, které potvrdili konkurenční schopnost navržené metody s původní metodou ART. 1
|
|
|
Efficient Sampling of Re-radiation Matrices in Fluorescence-capable Rendering Systems
Hua, Qingqin ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Iser, Tomáš (oponent)
Fluorescence is a common effect in nature, it re-emits light by absorbing photons, caus- ing a wavelength shift from a shorter wavelength to a longer one. In recent years, there is an increased interest in including fluorescence in physically-based rendering. Fluorescence behavior is properly represented as a re-radiation matrix: for a given input wavelength, this matrix indicates how much energy is re-emitted at all other wavelengths. However, such a 2D representation has a significant memory footprint, especially when a scene con- tains a high number of fluorescent objects or fluorescent textures. This thesis proposes using Gaussian Mixture Domain to model re-radiation, which allows us to significantly reduce the memory footprint. Instead of storing the full matrix, we work with a set of Gaussian parameters that also allow direct importance sampling. When accuracy is a concern, one can still use the re-radiation matrix data and just benefit from impor- tance sampling provided by the Gaussian Mixture. Our method is useful when numerous fluorescent materials are present in a scene, particularly for textures with fluorescent components. 1
|
|
|
Spektrální syntéza s omezujícími podmínkami
Tódová, Lucia ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Iser, Tomáš (oponent)
Fyzikálne založený spektrálny rendering sa stáva čoraz viac populárnym ako v komerčnej, tak aj v akademickej sfére kvôli jeho schopnosti presne simulovať prírodné fenomény. Bohužiaľ, vytváranie materiálov definovaných ich spektrálnymi vlastnosťami je drahý a zdĺhavý proces, a teda využívanie materiálov založených na RGB reprezentácii je žiadaná vlastnosť v spektrálnych rendereroch. Na konvertovanie RGB hodnôt do ich spektrálnych variánt sa využíva proces nazývaný spektrálny uplifting. Nakoľko je RGB farebný priestor konečnou podmnožinou viditeľného gamutu, existuje mnoho konvertovacích techník dodávajúcich rôzne výsledky, ktoré môžu za odlišných svetelných podmienok spôsobovať farebné nezrovnalosti. Táto práca navrhuje metódu na obmedzenie procesu spektrálneho upliftingu. Presne povedané, preddefinované mapovania z RGB hodnôt na ich spektrálne reprezentácie sú zachované a zvyšok RGB gamutu je vierohodne konvertovaný. Na to, aby sme posúdili správnosť tejto techniky, ju implementujeme a evaluujeme v spektrálnom rendereri. Obrázky konvertované našou metódou vykazujú v porovnaní s pôvodnými textúrami minimálne nezrovnalosti.
|
|
|
Atmospheric Rendering
Hošek, Lukáš ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce)
Název: Rendering atmosféry Autor: Mgr. Lukáš Hošek Ústav: Katedra softwaru a výuky informatiky Vedoucí: doc. Dr. Alexander Wilkie, Katedra softwaru a výuky informatiky Abstrakt: Obloha je důležitou součástí všech venkovních scén. Tato práce se zabývá modely oblohy- způsobem, jak integrovat oblohu a atmosférické efekty do ren- dereru. V této práci zkoumáme fyziku rozptylu světla v atmosféře a detailně popisu- jeme postup konstrukce fyzikálně založeného atmosférického simulátoru implemen- tovaného jako path-tracer. Tento path-tracer je plně spektrální a produkuje polarizační data. Nakonec představujeme dva analytické modely oblohy. Tyto praktické modely se dají snadno integrovat i do real-time rendererů a kombinují věrnost vzhledu sku- tečné oblohy s nízkou výpočetní náročností. První model je jednodušší verze, která poskytuje pouze data radiance oblohy. Druhý model navíc poskytuje polarizační data, modeluje vzhled oblohy po západu slunce včetně přesného modelu stínu Země, vzdušnou perspektivu a poskytuje data pro kompletní sféru obklopující pozorovatele. Klíčová slova: počítačová grafika, rendering, modely oblohy, modely atmosféry
|
|
|
A Methodical Approach to the Evaluation of Appearance Computations
Hruška, Marcel ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Rittig, Tobias (oponent)
Rôzne renderovacie techniky ponúkajú rozličné prístupy k tým istým as- pektom procesu tvorby obrázkov, hlavne kvôli ich komplexnosti a neustálemu vývoju. Okrem globálneho osvetlenia, popisy vzhľadu sú kľúčovými rozpoz- návacími faktormi jednotlivých renderovacích systémov. Takéto popisy môžu zahŕňat BRDF modely, podporu pre spektrálnu reprezentáciu farieb a do- konca aj pokročilé fenomény ako je fluorescencia. Bohužiaľ, keďže neexistujú žiadne štandardizované implementácie týchto vlastností, ich výpočty nemusia byť úplne presné, čo môže skončiť ich nekorektnou reprezentáciou. Táto práca popisuje testovaciu súpravu, ktorá metodicky evaluuje rende- rovacie algoritmy na základe ich schopnosti reprodukovať vzhľady. Jadrom súpravy je množina scén, ktorá testuje päť fenoménov - polarizáciu, GGX odrazivosť, fluorescenciu, iridescenciu a celkovú presnosť spektrálnej repre- zentácie. Každý testovací scenár obsahuje čo najmenej scén, pričom maxima- lizuje počet pokrytých aspektov testovanej vlastnosti. Pre pohodlie používa- teľa sme tieto scény zabalili do automatického procesu, ktorý spustí špecifi- kované testy a na konci zobrazí výsledky. Ako metriku správnosti používame manuálne overené referenčné obrázky, ktoré považujeme za absolutnú pravdu. Užívateľ môže porovnať výsledky evaluácie s referenčnými obrázkami,...
|
|
|
A Methodical Approach to the Evaluation of Light Transport Computations
Tázlar, Vojtěch ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Kondapaneni, Ivo (oponent)
Fotorealistické renderování má širokou škálu aplikací, a proto není překvapivé, že exis- tuje mnoho renderovacích algoritmů a jejich variací upravených pro různé druhy použití. I když prakticky všechny provádí fyzikálně založenou simulaci transportu světla, jejich výsledky na stejné scéně jsou často rozdílné, někdy kvůli vlastnostem konkrétního algo- ritmu, a jindy, v horším případě, kvůli chybám v jeho implementaci. Porovnávání těchto algoritmů není jednoduchá záležitost, a to obzvláště pokud je každý implementován v jiném rendereru, protože pro tento účel neexistuje žádný standardizovaný software nebo testovací data. Proto jedinou možností jak objektivně porovnat tyto algoritmy mezi sebou, je vytvoření a použití vlastních testovacích dat nebo naimplementování všech al- goritmů v rámci jedného rendereru. Obě tyto možnosti mohou být poměrně obtížné, či přímo nemožné, ale tak či onak jsou v každém případě časově náročné na provedení. My nabízíme možné řešení těchto problémů v podobě naší testovací sady, založené na pevně definovaných principech pro porovnávání algoritmů transportu světla. V rámci ní představuje skriptovací rozhraní pro automatizované testování a porovnávání výsledků renderování a poskytujeme zdokumentovanou (ne-volumetrickou) sadu scén pro nejpop- ulárnější, vědecky orientovaná renderovací...
|
|
|
Deriving suitable surface shader and displacement map information from terrain erosion simulations
Lanza, Dario ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Mirbauer, Martin (oponent)
Realistic models of landscapes are frequently needed for 3D renderings, VFX work or video games. However, modelling landscapes can be a complicated and labour-intensive task, and for this reason many algorithms have been proposed to automate the process. Among the many possible ways to create a synthetic landscape, the most common one is to simulate the various types of erosions (e.g. erosion caused by glaciers and rivers) that create real eroded landscapes, like the Grand Canyon. Many solutions have been published to simulate such terrain erosion processes in computer graphics. However the authors usually only focus on recreating a landscape at geometry level, and ignore the shading level. But surface colours and textures that match the coarse geometric features created by the erosion simulation are also essential ingredients for a believable result. And obtaining detailed surface textures by running a simulation that is able to catch all the micro-details involved is usually technically infeasible due to the involved complexity. The method that we propose attempts to get around this barrier by applying suitable detail shaders to the results of a coarse-grid erosion simulation. Specifically, we will work with a dictionary of pre-generated shaders for landscape appearance: these will be both "plain" colour...
|
host ::
RSS.