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Iluminação Global do Volume
Engel et al. – Capítulo 6
IA369E – 2s2011 - Ting
Equação de Rendering Volum étrica
dsesqeIDI
D
s
o
D
s
dttD
s
dtt ∫+
∫=
−−
∫)()(
0 )()( 0
κκ
(reflexõesdifusas/espalhamentosde saída)
(reflexõesdifusas/espalhamentos de entrada)
Capítulos 3 e 4: semfontes externas
IA369E – 2s2011 - Ting
Esquema de Composição
iiii Ccc +−= − )1(1 α
1−iciiC α,
ic
∑ ∏= +=
−=n
i
n
ijjji xxTcDI
0 11 ),()(
),( 1 jjj xxTT −=
jj T−= 1α
Transparência:
Opacidade:
)( 00 xIc =
Back to Front
Cor associada
IA369E – 2s2011 - Ting
Modelo de Iluminação Local
sem atenuaçãoIsovalor
gradiente
Capítulo 5: com fonteexterna
IA369E – 2s2011 - Ting http://http.developer.nvidia.com/GPUGems/gpugems_ch39.html
Superfície x Volume
IA369E – 2s2011 - Ting
Superfície x Volume
Meio de propagação: vácuoTipo de interações: reflexões (BRDF)
Meio de propagação: partículasTipo de interações: reflexões, refrações(Funções de Fase )
IA369E – 2s2011 - Ting
Equação de Rendering Volum étrica
dsesqeIDI
D
s
o
D
s
dttD
s
dtt ∫+
∫=
−−
∫)()(
0 )()( 0
κκ
1. domina a influência do interior do volume sobreos raios que o atravessam;
2. Indeterminação naestimativa de normaisem regiõeshomogêneas.
(reflexõesdifusas/espalhamentosde saída)
(reflexõesdifusas/espalhamentos de entrada)
IA369E – 2s2011 - Ting
Iluminação Global
(reflexões especulares)
(refrações)
(reflexões difusas)
(absorções) Modelos físicos apresentamcusto computacional muito
alto!!!
Métodos heurísticosbaseados em observações.
IA369E – 2s2011 - Ting
Reflexões Difusas no Volume
simples simples com
atenuações
difusas/múltiplas
Iluminação Local Iluminação Global
Scattering = reflexões + refrações
Isovalor
IA369E – 2s2011 - Ting
BRDFbidirecional reflectance distribution function
www-graphics.stanford.edu/~smr/brdf/bv/
Para uma superfície Lambertiana (perfeitamente difusa), BRDF é constante:
irradiância
radiância
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Funções de Fase
'cos ωωθ =• Descrevem a “geometria” das radiações refletidas em
volta de cada amostra. São dependentes de e do comprimento de onda.
Função de Fase (axialmente) simétrica
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Funções de Fase Sim étricas
'cos ωωθ =
Textura 1D
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Função de Fase Henyey-Greenstein
),( gG θ
),0(
),(),('
)cos21(4
1),(
232
2
gG
gGgG
gg
ggG
θθ
θπθ
=
−+
−=
anisotropia
• Independe dos comprimentos de onda
IA369E – 2s2011 - Ting
Funções de Fase Henyey-Greenstein
232
2
)cos21(4
1),(
θπθ
gg
ggG
−+
−=
),0(
),(),('
gG
gGgG
θθ =079.0
4
1)0,0( ==
πG
58.3))8.0(28.01(4
8.01)8.0,0(
2/32
2
=−+
−=π
G1),0(' =gG
ωω
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Funções de Fase Mie
http://www.philiplaven.com/index1.html
300 comprimentos de onda
• Depende dos comprimentos de onda
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Exemploα−=1g
Henyey-GreensteinLuz do fundo (00)
Henyey-GreensteinLuz frontal (18O0)
Henyey-GreensteinLuz frontal (450)
Henyey-Greenstein+ Mie
Exercício: Compare BRDF e Funções de fase.
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Transporte de Radiações
),( ωxqr
),(),()),(),((),( ωωωσωκωω xqxIxxxIx
rrrrrr ++−=∇•
∫ Ω+esfera
dxIxpx ')',(),',()',( ωωωωσ rrr
),(),(),()),(),((),( ωωωωσωκωω xjxqxIxxxIx
rrrrrrr +++−=∇•
),( ωxjr
),(),( ωωκ xIxrr
xr
),(),( ωωσ xIxrr
),( ωω xIx
rr∇•
1'),',(4
1 =Ω∫ dxpesfera
ωωπ
r
IA369E – 2s2011 - Ting
Reflexões Difusas no Volume
simples simples com
atenuações
difusas/múltiplas
Iluminação Local Iluminação Global
Scattering = reflexões + refrações
Isovalor
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Transporte Direto
shadow ray cruza m voxels
Atenuaçãoem shadow volume
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Alternativa 1: Shadow Volume
Overhead: Pré-computaras intensidadesluminosas em voxels e armazená-las emshadow volume.Compromisso: demandade memória; attenuation leakage.
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Complexidade
n amostras
Shadow ray
Viewing ray
m amostras
Complexidade: O(nm)
n amostrasViewing ray
Complexidade: O(n+m)
Exercício: Justifiqueestas complexidades.
Valores pré-computados emshadow volume
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Alternativa 2: Half-Edge Slicing Technique
eye buffer
light bufferlight buffer
eye buffer
Passo 1: gerar light buffer Passo 2: gerar eye buffer
2 buffers:• eye buffer: composição dos voxels ao longo dos raios de visão• light buffer: composição das atenuações ao longo dos raios de luz
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Alternativa 2: Half-Edge Slicing Technique
Composição front-to-back Composição back-to-front
IA369E – 2s2011 - Ting http://http.developer.nvidia.com/GPUGems/gpugems_ch39.html
IA369E – 2s2011 - Ting Exercício: Explique cada linha do código.
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Volumes Translúcidos
Modelo Óptico de Multi-espalhamento (reflexões
difusas)
Modelo Óptico de Reflexãoe Tonalização (reflexõessimples em isovalores)
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Reflexões e Refrações
simples simples com
atenuações
difusas/múltiplas
Iluminação Local Iluminação Global
Scattering = reflexões + refrações
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Transporte de Radiações
),( ωxqr
),(),()),(),((),( ωωωσωκωω xqxIxxxIx
rrrrrr ++−=∇•
∫ Ω+esfera
dxIxpx ')',(),',()',( ωωωωσ rrr
),(),(),()),(),((),( ωωωωσωκωω xjxqxIxxxIx
rrrrrrr +++−=∇•
),( ωxjr
),(),( ωωκ xIxrr
xr
),(),( ωωσ xIxrr
),( ωω xIx
rr∇•
1'),',(4
1 =Ω∫ dxpesfera
ωωπ
r
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Uma Aproximação
Composição front-to-back Composição back-to-front
• Contribuições diretas + contribuições indiretas devido àsreflexões difusas de cada elemento.
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Uma Aproximação
IA369E – 2s2011 - Ting
Uma Aproximação
Situação real Situação aproximada
Exercício: Explique com base na Seção 6.3.3 umaalternativa para sintetizar o efeito de translucência.
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Equação de Rendering Volum étrica
dsesqeIDI
D
s
o
D
s
dttD
s
dtt ∫+
∫=
−−
∫)()(
0 )()( 0
κκ
)( 00 sII =
s
0sD
)(DI )( 0sq)( 2sq
1s
)( 1sq
2s
∫=2
1
)(),( 21
s
s
dttss κτ
Profundidade óptica
Transparência TT−=1α
Opacidade
simplificação
Opacidade direta ouAtenuação (absorção + transporte): Acromática
)(1 sd e τα −−=
Opacidade indireta ou Atenuaçãoindireta (absorção): Cromática
)(1 si
ie τα −−=Cor transportada
)( 2sq
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Atenuações Crom áticas e Acrom áticas
∑=
+−=
−=N
jjijijdjdii
ddd
LLL
LL
1,,,, )()1('
)1('
ωωα
α
N amostras adjacentes
N
PN
jdjd
ji
))((
1
,
,
ααθω
ω
−=
=Pesos de Ponderação
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with appropriate texture coordinates.
(I’=(Li+Ld) I0.
direct and indirect attenuations.
(next).
(Li,R, Li,G, Li,B, Ld).
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Interface de Especificação
É mais intuitivo especificar “o que se espera ver” do que “o que se espera absorver”.
Transparência ou Opacidade?
Exercício: Com base na Seção 6.3 explique por quêa transparência é um parâmetro mais “intuitivo”.
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Efeitos Visuais
Cor refletida/espalhada contém mais azul
Cor transportada contém mais vermelho
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Real x (Reflexões Difusas + Atenuação Crom ática)
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Atenuação Crom ática x Atenuação Direta
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Modelovolumétricocom fonteexterna, atenuaçõesdiretas e indiretas
Modelovolumétricosem fontesexternas
Modelo de iluminaçãolocal Modelo
volumétricocom fonteexterna, atenuaçõesdiretas e indiretas, modelo de iluminaçãolocal nasfolhas
Exercício: Compare os modelos de iluminação (Seção 6.4)
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