Презентация на тему Трассировка лучей. Алгоритмы поиска пересечений

Презентация на тему Презентация на тему Трассировка лучей. Алгоритмы поиска пересечений, предмет презентации: Физика. Этот материал содержит 79 слайдов. Красочные слайды и илюстрации помогут Вам заинтересовать свою аудиторию. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций ThePresentation.ru в закладки!

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1
Трассировка лучей. Алгоритмы поиска пересеченийАлексей ИгнатенкоЛекция 830 ноября 2006
Текст слайда:

Трассировка лучей. Алгоритмы поиска пересечений

Алексей Игнатенко
Лекция 8
30 ноября 2006


Слайд 2
На прошлой лекцииПолигональные моделиТекстура используется как средство передачи освещения и параметров
Текст слайда:

На прошлой лекции

Полигональные модели
Текстура используется как средство передачи освещения и параметров материала
Проективные текстуры
Световые поля как текстуры
Точечные модели
Подходят для сложных моделей
Проще в обработке, быстрее в визуализации
Проблема реконструкции поверхности при приближении

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 3
На лекцииТрассировка лучей. Сравнение с алгоритмами растеризацииМетоды поиска пересеченийИнтерактивная трассировка лучей30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

На лекции

Трассировка лучей.
Сравнение с алгоритмами растеризации
Методы поиска пересечений
Интерактивная трассировка лучей

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 4
ТРАССИРОВКА VS. РАСТЕРИЗАЦИЯЧасть 1/330 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

ТРАССИРОВКА VS. РАСТЕРИЗАЦИЯ

Часть 1/3

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 5
Экранизация в компьютерной графике30 ноября 2006Основы синтеза изображенийРастеризация: Прямая проекция геометрииТрассировка
Текст слайда:

Экранизация в компьютерной графике

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений












Растеризация: Прямая проекция геометрии

Трассировка лучей:
Обратная проекция пикселей изображения

Два основных подхода


Слайд 6
Растеризация30 ноября 2006Основы синтеза изображенийКонвейерУспешная технологияАппаратная поддержкаДостоинстваПростой и проверенный алгоритмВсе быстрее
Текст слайда:

Растеризация

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений

Конвейер
Успешная технология
Аппаратная поддержка
Достоинства
Простой и проверенный алгоритм
Все быстрее и быстрее
Полная программируемость уже скоро


Слайд 7
Растеризация: особенности30 ноября 2006Основы синтеза изображений Базовая операция всей компьютерной графикиПострочное
Текст слайда:

Растеризация: особенности

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений

Базовая операция всей компьютерной графики
Построчное сканирование по треугольнику
Последовательная обработка всех треугольников по одному
Невозможно работать более, чем с одним треугольником за раз

Но большинство реалистичных эффектов требуют доступа ко всей сцене: тени, отражения, глобальное освещение!


Слайд 8
Генерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадраТрассировка лучей30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:



Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра





Трассировка лучей

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 9
Генерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадраТрассировка лучей30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:



Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра





Трассировка лучей

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 10
Генерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадраТрассировка лучей30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:



Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра





Трассировка лучей

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 11
Трассировка лучей: трассирование луча Генерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадра30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Трассировка лучей: трассирование луча


























































































































































































































































































































































Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра





30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 12
Трассировка лучей : трассирование лучаГенерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадра30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Трассировка лучей : трассирование луча


























































































































































































































































































































































Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра





30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 13
Генерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадраТрассировка лучей30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:



Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра





Трассировка лучей


30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 14
Генерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадраТрассировка лучей30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:



Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра

























Трассировка лучей


30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 15
Генерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадраТрассировка лучей30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:



Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра

























Трассировка лучей


30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 16
Генерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадраТрассировка лучей30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:



Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра

























Трассировка лучей


30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 17
Генерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадраТрассировка лучей30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:



Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра

























Трассировка лучей


30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 18
Генерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадраТрассировка лучей30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:



Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра

























Трассировка лучей


30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 19
Генерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадраТрассировка лучей30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:



Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра

























Трассировка лучей


30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 20
Генерация лучаТрассирование лучаПересечениеТонированиеБуфер кадраТрассировка лучей30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:



Генерация луча

Трассирование луча

Пересечение

Тонирование

Буфер кадра

























Трассировка лучей


30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 21
Трассировка лучей: свойства Глобальное освещение Параллелизм Расширямость Вычисления только по запросу
Текст слайда:

Трассировка лучей: свойства

Глобальное освещение
Параллелизм
Расширямость
Вычисления только по запросу
Попиксельные операции

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 22
Растеризация vs. Трассировка лучейОпределение: растеризация	Дан набор лучей и притимивов, вычислить подмножество
Текст слайда:

Растеризация vs. Трассировка лучей

Определение: растеризация
Дан набор лучей и притимивов, вычислить подмножество лучей, пересекающихся с примитивом
2D сетка (экран) как индекс
Определение: трассировка лучей
Дан луч и набор примитивов, вычислить подмножество примитивов, пересекающихся с лучом
3D иерархическая структура как индекс

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 23
Растеризация vs. Трассировка лучей3D индекс в мировом пространствеОграничивает динамику сцены (перестройка)Масштабируемость
Текст слайда:

Растеризация vs. Трассировка лучей

3D индекс в мировом пространстве
Ограничивает динамику сцены (перестройка)
Масштабируемость O(log n)
Произвольные наборы лучей
2D сетка в пространстве экрана
Регулярная дискретизация

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 24
Растеризация vs. Трассировка лучейСлияние: 2D-сетка + 3D-структура в мировом пространствеРастеризация становится
Текст слайда:

Растеризация vs. Трассировка лучей

Слияние: 2D-сетка + 3D-структура в мировом пространстве
Растеризация становится ближе к трассировке
Те же самые ограничения (динамика сцены)
Но индекс может быть менее детализированным
Вычисления делятся на аппаратные и программные
Увеличение сложности, вопросы обмена данными...

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 25
Растеризация vs. Трассировка лучейПопиксельная эффективностьФункции тонирования имеют одинаковую сложностьРастеризацияИнкрементное вычисление между
Текст слайда:

Растеризация vs. Трассировка лучей

Попиксельная эффективность
Функции тонирования имеют одинаковую сложность
Растеризация
Инкрементное вычисление между пикселями
Строчная развертка
Лишние операции из-за z-буфера (overdraw)
Трассировка
Нет инкрементных вычислений
Нет лишних операций

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 26
Растеризация vs. Трассировка лучейДостоинства вычислений «по запросу»	Только требуемые вычисления→ эффективностьПример: не
Текст слайда:

Растеризация vs. Трассировка лучей

Достоинства вычислений «по запросу»
Только требуемые вычисления
→ эффективность
Пример: не нужно вычислять всю карту освещения
Не требуется передискретизация данных
→ точность
Подгрузка данных только по требованию → ресурсы

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 27
Растеризация vs. Трассировка лучейАппаратная поддержкаРастеризация имеет полную аппаратную поддержкуБыстрое развитиеВысокая производительность,
Текст слайда:

Растеризация vs. Трассировка лучей

Аппаратная поддержка
Растеризация имеет полную аппаратную поддержку
Быстрое развитие
Высокая производительность, параллелизм, поточная обработка

Трассировка в основном реализуется программно
Требуются гибкие потоки управления, рекурсия, гибкий ввод/вывод
Требуется виртуальная память, инкреметная подгрузка
Требуется полная поддержка циклов
Сильно зависит от кэширования

→ Нет аппаратной поддержки

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 28
ОСНОВЫ ТРАССИРОВКИ И АЛГОРИТМЫ ПОИСКА ПЕРЕСЕЧЕНИЙЧасть 2/330 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

ОСНОВЫ ТРАССИРОВКИ И АЛГОРИТМЫ ПОИСКА ПЕРЕСЕЧЕНИЙ

Часть 2/3

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 29
Трассировка поверхностейПредположение: пустое пространство полностью прозрачноПоверхностиТрехмерные геометрические модели объектовМатериалы поверхностейОтражение, поглощение,
Текст слайда:

Трассировка поверхностей

Предположение: пустое пространство полностью прозрачно
Поверхности
Трехмерные геометрические модели объектов
Материалы поверхностей
Отражение, поглощение, пропускание и т.п.
Освещение
Положение и характеристики источников света

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 30
Основные шагиГенерация первичных лучейRays from viewpoint into 3D sceneТрассировка лучейПервое пересечение
Текст слайда:

Основные шаги

Генерация первичных лучей
Rays from viewpoint into 3D scene
Трассировка лучей
Первое пересечение с геометрией сцены
Тонирование
Излучение (radiance) переносится с лучом
В точке пересечения входящее излучение вычисляется с помощью дополнительных лучей

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 31
Генерация лучейКамера-обскураo: Центр проекции (наблюдатель)f: Вектор зрения (фокусное расстояние)  x,
Текст слайда:

Генерация лучей

Камера-обскура
o: Центр проекции (наблюдатель)
f: Вектор зрения (фокусное расстояние) x, y: Оконные координаты
xres, yres: Размер изображения



u

f

y

x

d

o


30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 32
Ray GenerationКамера-обскураfor (x= 0; x < xres; x++) for (y= 0;
Текст слайда:

Ray Generation

Камера-обскура

for (x= 0; x < xres; x++)
for (y= 0; y < yres; y++)
{
d= f + 2(x/xres - 0.5)⋅x
+ 2(y/yres - 0.5)⋅y;
d= d/|d|; // Normalize
col= trace(o, d);
write_pixel(x,y,col);
}



u

f

y

x

d

o


30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 33
Представления луча и объектовЛуч: r(t)=o+t do=(ox, oy, oz),  d=(dx, dy,
Текст слайда:

Представления луча и объектов

Луч: r(t)=o+t d
o=(ox, oy, oz), d=(dx, dy, dz)

Геометрия сцены
Plane: (p-a)·n=0
Implicit definition (n : surface normal, a : point one surface )
Sphere: (p-c)·(p-c)-r2=0
c : sphere center, r : sphere radius
Triangles: Plane plus 2D coordinates

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 34
Пересечение луча со сферойСфераСфера в начале координат (x2 + y2 +
Текст слайда:

Пересечение луча со сферой

Сфера
Сфера в начале координат (x2 + y2 + z2 - 1= 0)
Подставляем уравнение для луча
t2(dx2 + dy2 + dz2) + 2t (dxox + dyoy + dzoz) + (ox2 + oy2 + oz2) –1 = 0
Вариант: геометрическая задача

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 35
Пересечение луча с плоскостьюПлоскостьУравнение плоскости: p·n - D = 0, |n|
Текст слайда:

Пересечение луча с плоскостью

Плоскость
Уравнение плоскости: p·n - D = 0, |n| = 1
Неявное представление
Нормаль: n
Перпендикуляр до (0, 0, 0): D
Заменяем o + td на p
(o + td)·n – D = 0
Решаем для t:

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 36
Пересечение луча с треугольникомБарицентрические координатыНевырожденный трк. ABC P= λ1A + λ2B
Текст слайда:

Пересечение луча с треугольником

Барицентрические координаты
Невырожденный трк. ABC P= λ1A + λ2B + λ3C
λ1 + λ2 + λ3 = 1
λ3 = ∠(APB) / ∠(ACB) etc
Relative area

Пересечение, если все λi >= 0

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 37
Пересечение луча с треугольникомПересечение с плоскостью треугольникаДана 3D-точка пересеченияСпроецировать точку на
Текст слайда:

Пересечение луча с треугольником

Пересечение с плоскостью треугольника
Дана 3D-точка пересечения
Спроецировать точку на плоскость xy, xz, yz
Можно использовать любую плоскостью
Плоскость и 2D-положения вершин можно вычислить заранее
Провести барицентрический тест

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 38
Проблема точности30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Проблема точности

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 39
Ускорение трассировкиПересечение луча со всеми объектами и сортировка для поиска ближайшего
Текст слайда:

Ускорение трассировки

Пересечение луча со всеми объектами и сортировка для поиска ближайшего пересечения
Очень дорого!
Ускорение алгоритма пересечения
Небольшой эффект
Уменьшение количества пересечений
Разбиение пространства (часто иерархическое)
Сетки, октодеревья, BSD и kd-деревья, деревья ограничивающих объемов
5D разбиение (позиция и направление)

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 40
СеткиПостроение сеткиНачинаем с описывающего параллелепипедаТреугольники разбиваются по вокселямТрассировкаАлгоритм Брезенхема в 3D
Текст слайда:

Сетки

Построение сетки
Начинаем с описывающего параллелепипеда
Треугольники разбиваются по вокселям
Трассировка
Алгоритм Брезенхема в 3D
Останавливаемся, если пересечение найдено в текущем вокселе

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 41
Сетка: проблемыОбход сеткиПеречисление вокселей вдоль луча Очень простой алгоритм, возможна аппаратная
Текст слайда:

Сетка: проблемы

Обход сетки
Перечисление вокселей вдоль луча
Очень простой алгоритм, возможна аппаратная реализация
Разрешение сетки
Очень сильно зависит от сцены
Невозможна адаптация к локальной плотности примитивов
Проблема «Чайника на стадионе»
Возможное решение: иерархические сетки

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 42
Сетка: проблемыОбъекты в нескольких вокселяхХранить только ссылки на объектыХранить информацию о
Текст слайда:

Сетка: проблемы

Объекты в нескольких вокселях
Хранить только ссылки на объекты
Хранить информацию о найденных пересечениях в кэше
Предел: хранить индекс луча в каждом треугольнике

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 43
Иерархические сеткиПростой алгоритм построенияРекурсивное создание сеток в вокселях  с высокой
Текст слайда:


Иерархические сетки

Простой алгоритм построения
Рекурсивное создание сеток в вокселях с высокой плотностью
Проблема: какое должно быть разрешение на каждом уровне?
Улучшения алгоритма
Разделить сетки для объектов
Проблема: что считать объектами?

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 44
ОктодеревоИерархическое разбиение пространстваАдаптивное рекурсивное разбиние пространства на 8 равных частейПроблемыДостаточно сложный
Текст слайда:

Октодерево

Иерархическое разбиение пространства
Адаптивное рекурсивное разбиние пространства на 8 равных частей
Проблемы
Достаточно сложный алгоритм обхода
Сложные регионы сходятся медленно

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 45
Описывающие объемыИдеяВычислять пересечение с объектом только если луч пересекает простой описывающий
Текст слайда:

Описывающие объемы

Идея
Вычислять пересечение с объектом только если луч пересекает простой описывающий объем
Возможные описывающие объемы:
Сфера
Выровненный по осям описывающий параллелепипед
Описывающий параллелепипед




30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 46
Иерархия описывающих сферИдея:Разбиваем рекурсивноПреимущества:Очень хорошая адаптивностьЭффективный обход O(log N)ПроблемыКак располагать описывающие объемы?30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Иерархия описывающих сфер

Идея:
Разбиваем рекурсивно
Преимущества:
Очень хорошая адаптивность
Эффективный обход O(log N)
Проблемы
Как располагать описывающие объемы?

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 47
BSP- и Kd-деревьяРекурсивное разбиение пространства на полупространстваДвоичное разбиение пространства (BSP):Разбиение плоскостями
Текст слайда:

BSP- и Kd-деревья

Рекурсивное разбиение пространства на полупространства
Двоичное разбиение пространства (BSP):
Разбиение плоскостями в произвольных положениях
Kd-деревья
Разбиение выровненными относительно осей плоскостями

1

1.1

1.1.1

1.2

1.1.2

1.1.2.1

1.1.1.1

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 48
Построение kD-дерева30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Построение kD-дерева





















30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 49
Построение kD-дерева30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Построение kD-дерева





















30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 50
Построение kD-дерева30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Построение kD-дерева





















30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 51
Построение kD-дерева30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Построение kD-дерева





















30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 52
ТРАССИРОВКА: ИНТЕРАКТИВНАЯ ТРАССИРОВКА30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

ТРАССИРОВКА: ИНТЕРАКТИВНАЯ ТРАССИРОВКА


30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 53
Интерактивная трассировка лучейВ: Что такое интерактивная трассировка лучей?О: Это обычная трассировка
Текст слайда:

Интерактивная трассировка лучей


В: Что такое интерактивная трассировка лучей?
О: Это обычная трассировка + оптимизации, оптимизации, оптимизации...

Оптимизации могут быть и алгоритмическими!

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 54
Что можно оптимизировать?1. Построение пространственного индекса2. Алгоритм трассирования луча3. Вычисление освещения30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Что можно оптимизировать?

1. Построение пространственного индекса
2. Алгоритм трассирования луча
3. Вычисление освещения

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 55
Оптимизации: построение пространственного индексаkD-деревьяАдаптивныКомпактныБыстрый обходЗа счет хорошо построенного дерева можно получить
Текст слайда:

Оптимизации: построение пространственного индекса


kD-деревья
Адаптивны
Компактны
Быстрый обход

За счет хорошо построенного дерева можно получить увеличение скорости в несколько раз!

Проблема: где провести разбивающую плоскость?
Учет вероятностей попадания луча в разные полуплоскости
Проблема: где остановить разбиение?

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 56
Оптимизации: Алгоритм трассирования лучаОптимизация структуры данных для узла дереваУчет процессорного кэшаОптимизация
Текст слайда:

Оптимизации: Алгоритм трассирования луча


Оптимизация структуры данных для узла дерева
Учет процессорного кэша

Оптимизация цикла трассировки
Никаких рекурсий
Минимизация операцией со стеком
Параллелизация: SIMD, многоядерность
Когерентность

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 57
Оптимизации: Алгоритм трассирования лучаТрассировка луча все равно очень дорогаДва варианта:Трассировать больше
Текст слайда:

Оптимизации: Алгоритм трассирования луча

Трассировка луча все равно очень дорога
Два варианта:
Трассировать больше лучей в секунду
рассмотрели
Трассировать меньше лучей на кадр
Использование растеризационной аппаратуры
Технологии на основе изображений
Интерполяция результатов трассирования

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 58
Алгоритм трассирования луча: корректирующие текстуры30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Алгоритм трассирования луча: корректирующие текстуры

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 59
Оптимизации: Вычисление освещенияПроблема: вычисление интегралаПодходы: Квази-статические (квази Монте-Карло)ГибридныеИспользование растеризационной аппаратурыТехнологии на
Текст слайда:

Оптимизации: Вычисление освещения

Проблема: вычисление интеграла
Подходы:
Квази-статические (квази Монте-Карло)
Гибридные
Использование растеризационной аппаратуры
Технологии на основе изображений

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 60
Почему сейчас?Успех растеризации и отсутствие прогресса остановили развитие алгоритмов трассировки лучей
Текст слайда:

Почему сейчас?

Успех растеризации и отсутствие прогресса остановили развитие алгоритмов трассировки лучей в 90е
Мало низкоуровневой оптимизации, не использовалась когерентность и т.п.

В начале 2000х развитие алгоритмов позволило догнать аппаратные методы
За счет софтверной оптимизации
В основном на сложных сценах

Сейчас программируемые аппаратные ускорители позволили еще более ускорить трассировку
Все равно неудобно – ориентация на растеризацию
Надежды на следующее поколение

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 61
Причины использования интерактивной трассировкиРеалистичные изображения по умолчаниюФизическая корректностьПоддержка массивных сценИнтеграция различных
Текст слайда:

Причины использования интерактивной трассировки

Реалистичные изображения по умолчанию
Физическая корректность
Поддержка массивных сцен
Интеграция различных типов примитивов
Декларативное описание сцен
Интерактивное глобальное освещение

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 62
Реалистичные изображения по умолчаниюVolkswagen Beetle with correct shadows and (multi-)reflections on
Текст слайда:

Реалистичные изображения по умолчанию

Volkswagen Beetle with correct shadows and (multi-)reflections on curved surfaces

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 63
Физическая корректностьFully ray traced car head lamp, faithful visualization requires up
Текст слайда:

Физическая корректность

Fully ray traced car head lamp, faithful visualization requires up to 50 rays per pixel

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 64
Физическая корректностьRendered directly from trimmed NURBS surfaces, with smooth environment lighting30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Физическая корректность

Rendered directly from trimmed NURBS surfaces, with smooth environment lighting

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 65
Физическая корректностьBTF Data Courtesy R. Klein, Uni BonnRendered with accurately measured
Текст слайда:

Физическая корректность


BTF Data Courtesy R. Klein, Uni Bonn

Rendered with accurately measured BTF data that accounts for micro lighting effects

Textured Phong for comparison

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 66
Физическая корректностьVR scene illuminated from realtime video feed, AR with realtime
Текст слайда:

Физическая корректность

VR scene illuminated from realtime video feed, AR with realtime environment lighting

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 67
Поддержка массивных сцен30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Поддержка массивных сцен

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 68
Интеграция различных типов примитивовTriangles, Bezier splines, and subdivision surfaces fully integrated30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Интеграция различных типов примитивов

Triangles, Bezier splines, and subdivision surfaces fully integrated

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 69
Интеграция различных типов примитивовVolume visualization using multiple iso-surfaces in combination with
Текст слайда:

Интеграция различных типов примитивов


Volume visualization using multiple iso-surfaces in combination with surface rendering

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 70
Интеграция различных типов примитивовRealtime ray tracing of point clouds (1 Mpoints
Текст слайда:

Интеграция различных типов примитивов


Realtime ray tracing of point clouds (1 Mpoints each)
On one dual-Opteron 2.4 GHz: 4-9 fps

24 MPoints, 2.1 fps with shadow @ 640x480

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 71
Декларативное описание сценДекларативный интерфейс задания сценыПриложение задает всю сцену за разЭкранизация
Текст слайда:

Декларативное описание сцен

Декларативный интерфейс задания сцены
Приложение задает всю сцену за раз
Экранизация полностью выполняется на уровне трассировщика (например, в железе)
Достоинства
Сильно упрощает программирование
Возможно полное аппаратное ускорение

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 72
Глобальное освещениеConference room (380 000 tris, 104 lights) with full global
Текст слайда:

Глобальное освещение

Conference room (380 000 tris, 104 lights) with full global illumination in realtime

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 73
Глобальное освещение250k / 3 fps25M / 11 fpsLight pattern from a
Текст слайда:

Глобальное освещение

250k / 3 fps

25M / 11 fps

Light pattern from a car head lamp computed in realtime using photon mapping:
Left: realtime update, middle: accumulated in 30s, right: photograph of real pattern

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 74
Глобальное освещение250k / 3 fps25M / 11 fpsPhotographLight pattern from a
Текст слайда:

Глобальное освещение

250k / 3 fps

25M / 11 fps

Photograph

Light pattern from a car head lamp computed in realtime using photon mapping:
Left: realtime update, middle: accumulated in 30s, right: photograph of real pattern

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 75
Проблемы интерактивной трассировки лучейДинамические сценыИзменения геометрии → обновление пространственного индексаПодходыДеление сцен
Текст слайда:

Проблемы интерактивной трассировки лучей

Динамические сцены
Изменения геометрии → обновление пространственного индекса
Подходы
Деление сцен исходя из темпоральных характеристик
«Ленивый» индекс

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 76
Проблемы интерактивной трассировки лучейЭффективное устранение ступенчатости и блестящие (glossy) отраженияНужно много
Текст слайда:

Проблемы интерактивной трассировки лучей

Эффективное устранение ступенчатости и блестящие (glossy) отражения
Нужно много лучей для корректного результата

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 77
Проблемы интерактивной трассировки лучейАппаратная поддержкаСейчас вся mainstream-поддержка разрабатывается под растеризациюВозможные решенияМногоядерные
Текст слайда:

Проблемы интерактивной трассировки лучей

Аппаратная поддержка
Сейчас вся mainstream-поддержка разрабатывается под растеризацию
Возможные решения
Многоядерные CPU – перспективно!
Cell: Нет кэша
GPU: ограничения на поток управления
Специальная аппаратура

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 78
ИтогиТрассировка лучей = быстрый поиск пересеченияТрассировка vs. РастеризацияИнтерактивная трассировка лучей = оптимизация30 ноября 2006Основы синтеза изображений
Текст слайда:

Итоги

Трассировка лучей = быстрый поиск пересечения
Трассировка vs. Растеризация
Интерактивная трассировка лучей = оптимизация

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Слайд 79
МатериалыВ презентации использованы слайды из курса “Interactive Ray Tracing”, представленнего на
Текст слайда:

Материалы

В презентации использованы слайды из курса “Interactive Ray Tracing”, представленнего на конференции SIGGRAPH’2005

30 ноября 2006

Основы синтеза изображений


Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика