Thesis

This is my old page of my thesis that I wrote in 2005 as a student at KULeuven. It was required that it was written in dutch and I've never had the time to write a translation. I'm removing the old site and moving contents here.

Directe belichting in ray tracing

Promotor: Prof. Dr. ir. Philip Dutré
Begeleider: ir. Olivier Dumont

Abstract

Beeldsynthese door middel van ray tracing vereist een grote rekenkracht voor het bepalen van de belichting in een omgeving. Hiervoor kunnen ruimtelijke structuren gebruikt worden om het verzamelen van de gegevens voor de berekening te optimaliseren.

In deze verhandeling worden preprocessed local illumination environments (voorberekende lokale belichtingsomgevingen) voorgesteld die ruimtelijke, lokale belichtingsinformatie in de cellen van een ruimtelijke opdeling opslaan. Met deze informatie kan de berekening van de directe belichting efficienter uitgevoerd worden.

De preprocessed local illumination environments halveren de tijdsduur voor de berekening van de directe belichting. Daarnaast kan op basis van umbra-regio's de resolutie van de opdeling verbeterd worden in functie van de belichtingsberekening.

Tekst

De volledige thesistekst kan hier worden gedownload.

Presentatie

Bekijk de presentatie die werd gegeven bij de verdediging van deze verhandeling. Een deel van de afbeeldingen in de presentatie en in de thesistekst werden gemaakt met behulp van SketchUp

Gerelateerde links

CsGl

De LIE-creator geeft een visualisatie van de local illumination environments met behulp van OpenGL. Dit is op basis van deze implementatie van de library in C#.

VRML specificatie

De LIE-creator leest VRML 2.0 bestanden als definitie van de scènes. Hiertoe werd een gepaste parser geschreven.

General Polygon Clipping

Bij de constructie wordt gebruik gemaakt van dit polygon clipping algoritme.

Global Illumination Compendium

De raytracer werd geschreven op basis van de vergelijkingen en formules uit het Global illumination Compendium.

Convex Hull

Tijdens de constructie wordt gebruik gemaakt van het giftwrap (aka Jarvis' March) algoritme om de convex hull van een polygon te bepalen.

Literatuur

Dit is een lijst van de boeken en artikels die werden doorgenomen voor deze verhandeling.

Direct Illumination

• Direct Illumination with Lazy Visibility Evaluation (1999)
• Direct Illumination with Lazy Visibility Evaluation (2000) (Master Thesis van David Augustus Hart)
• Stark's papers:
  • Exact Illumination in Polygonal Environments using Vertex Tracing
  • Vertex-Based Formulations of Irradiance from Polygonal Sources (2000)
  • Analytic Illumination in Polyhedral Environments
• A Ray Tracing Method for Illumination Calculation in Diffuse-Specular Scenes (1990)
• Local illumination environments for direct lighting acceleration (2002)
• Shaft Culling for Efficient Ray-Cast Radiosity (1994)
• Interactive direct lighting in dynamic scenes.(2000)

Monte Carlo techniques

• Stratified Sampling of Spherical Triangles (1995)
• Monte Carlo Techniques for Direct Lighting Calculations (1996)
• Combined Correlated and Importance Sampling in Direct Light Source Computation and Environment Mapping

Visibility

• Using Graphics Hardware to Speed-Up Your Visibility Queries (2000)
• The Visibility Skeleton: A Powerful And Efficient Multi-Purpose Global Visibility Tool (1997)
• The 3D visibility complex : a new approach to the problems of accurate visibility
• Fast computation of shadow boundaries using spatial coherence and backprojections (1994)
• Computing Visibility Without Depth (1995)

Shaduwen

• Fast calculation of soft shadow textures using convolution (1998)
• Fast Soft Shadows (1996)
• A Fast Shadow Algorithm for Area Light Sources Using Backprojection (1994)
• Single Sample Soft Shadows (1998)
• Forward area light map projection (2003)
• A Survey of Shadow Algorithms
• A survey of Real-Time Soft Shadows Algorithms (2003)
• Practical and Robust Stenciled Shadow Volumes for Hardware-Accelerated Rendering
• Approximate soft shadows on arbitrary surfaces using penumbra wedges (2002)
• Fast Penumbra Calculation In Ray Tracing (1998)
• Efficient Shadow Computations in Ray Tracing
• Approximate Soft Shadows with an Image-Space Flood-Fill Algorithm
• Efficient Image-Based Methods for Rendering Soft Shadows (2000)
• Image-Based Rendering for Non-Diffuse Synthetic Scenes (+/- 1998)

BRDF

• Arvo's papers
  • Applications of irradiance tensors to the simulation of non-lambertian phenomena. (1995)
  • Closed-Form Expressions for Irradiance from Non-Uniform Lambertian Luminaires.
    Part I: Linearly-Varying Radiant Exitance
  • Closed-Form Expressions for Irradiance from Non-Uniform Lambertian Luminaires.
    Part II: Polynomially-Varying Radiant Exitance
• Directionally Dependent Light Sources (2003)

Ray Tracing

• Ray Tracing with Cones (1984)
• Distribution Ray Tracing: Theory and Practice (1992)
• A Ray Tracing Accelerator Based on a Hierarchy of 1D Sorted Lists (1993)
• Ray tracing polygons using spatial subdivision
• Realistic Ray Tracing (2003)

Global Illumination

• Global Visibility Algorithms for Illumination Computations (1994)
• Instant Radiosity (1997)
• Advanced Global Illumination (2003)

Andere

• A generic solution to polygon clipping