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Real Time Global Illumination for Dynamic scenes
Alejandro Drago 06-39485Cesar Villasana 06-40459
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Iluminación Global (GI)
• Conjunto de Técnicas o algoritmos de iluminación y sombreado.
• En escenas estáticas = menos aspectos a considerar.
• En escenas Dinámicas = se complica un poco la cuestión.
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• Tipos de iluminación: -Iluminación directa-Iluminación indirecta
• Películas como SHREK, Toy Story, etc. usan técnicas para simular GI.
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El objetivo principal
Usar técnicas que permitan el eficiente dinamismo de los objetos en las escenas.
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Las 3 vertientes:
• Técnicas de espacio de pantalla (Screen Space Techniques)
• Luces de puntos virtuales (Virtual point Lights)• Elementos finitos jerarquicos (Hierarchical
Finite Elements)
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Técnicas de espacio de pantalla (Screen Space Techniques)
• Oclusión Ambiental (Ambient Occlusion)
Oclusión: “Acción y resultado de cerrar u obstruir algo” – WorldReference.com
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Oclusión Ambiental (Ambient Occlusion)
Oclusión Ambiental vs Sombreado de Phong
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Oclusión Ambiental (Ambient Occlusion)
Esquema
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• Formula• La oclusión en el punto de la superficie
con normal puede ser calculado con la integracion de la funcion de visibilidad sobre el hemisferio Ω con respecto al angulo de proyeccion:
• Donde:• es la funcion de visibilidad para el punto ,
definida como cero si esta ocluida en la direccion y uno en otro caso, y es el paso del angulo infinitesimal de la integracion de la variable .
Oclusión Ambiental (Ambient Occlusion)
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No son resultados finales
Oclusión Ambiental (Ambient Occlusion)
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Screen Space Ambient occlusion
Uso de deph Buffer Pixel por pixel
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Esquema: Es implementado como un pixel shader. valores de profundidad alrededor del pixel -> cantidad de oclusión Implementación simple -> solo profundidad
Screen Space Ambient occlusion
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Ventajas:•Independiente de la complejidad de la escena•No se necesita data pre-procesada•Funciona de la misma forma consistente para cada pixel•Sin uso del CPU – puede ser totalmente realizado por el GPU•Se puede fácilmente agregar a cualquier pipeline grafico
Screen Space Ambient occlusion
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Desventaja:•Difícil de suavizar el ruido sin interferir con la discontinuidad de profundidades. Como los bordes de los objetos.
Screen Space Ambient occlusion
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Screen Space Ambient occlusion - Usando el metodo de Crytek
• Bajos costos
• Buenos resultados
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Screen Space Ambient occlusion - Usando el metodo de Crytek
Crysis – Juego con el que se uso por primera vez esta técnica
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Screen Space Ambient occlusion - Usando el metodo de Crytek
Crysis – Juego con el que se uso por primera vez esta técnica
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Screen Space Ambient occlusion - Usando el metodo de Crytek
Crysis – Juego con el que se uso por primera vez esta técnica
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Screen Space Ambient occlusion - Usando el metodo de Crytek
En qué consiste? Ubicar puntos más hacia el centro -> mejor resultado Aproximadamente 16 sample points-> bajos costos
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Screen Space Directional oclussion
• Problema:
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Screen Space Directional oclussion
• Ejemplo:
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Screen Space Directional oclussion
• Solución:
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Screen Space Directional oclussion
• Esquema:
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Orientada y Coloreada por solo un poco de tiempo extra de renderizado (2%-9%)
Screen Space Directional oclussion
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• Desventajas:
Screen Space Directional oclussion
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Iluminación Indirecta (Indirect Illumination)
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Iluminación Indirecta (Indirect Illumination)
Overhead: ~30%
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Escena compleja
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Virtual point Techniques
• Instant Radiosity • Incremental Instant Radiosity• Imperfect Shadows
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Instant Radiosity
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Instant Radiosity
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Instant Radiosity
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Instant Radiosity
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Instant Radiosity
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Instant Radiosity
GeForce 6800gt: 250 luces secundariasSin sombras: 60-100 FPSCon sombras: ~17 FPS
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Incremental Instant Radiosity
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Imperfect Shadows
• Consiste en disminuir la cantidad de puntos de las sombras
• Disminuir calidad de las sombras
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Imperfect Shadows
• Bajar la calidad de imagen = disminuir costos de renderizado
¿Alguna diferencia?
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Imperfect Shadows
• Dos pasos escenciales para lograr el sombreado imperfecto:
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Imperfect Shadows
• Algunos ejemplos:
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Elementos finitos jerarquicosDynamic AO using surface elements:
Consiste en tomar los elementos visibles como un conjunto de discos.
¼ del tamaño de cuadros adyacentes
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• Cada Disco puede:Reflejar luzCrear sombraEmitir luz
Cara de frente vs Cara de atrás
Dynamic AO using surface elements:
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• Para la técnica:
Se reflejan los niveles de luz de manera indirecta.
Se reflejan sombras a los discos de cuyas caras se encuentren atrás.
Dynamic AO using surface elements:
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Dynamic AO using surface elements:
El segundo caso es un efecto indeseado, Se omite la sombra de B (Double shading)
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Antiradiance
• Base de la técnica: Omitir la oclusión
Antes teníamos que:
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Antiradiance
• Ventaja Principal: No hay que chequear quien esta por delante.
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Antiradiance
• Se crea la noción de una luz negativa (sombras).
• Por ejemplo:
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CONCLUSIONES