MAPEO DE FOTONES PHOTON MAPPING

Transcripción

1 MAPEO DE FOTONES PHOTON MAPPING

2 ILUMINACIÓN Iluminación Local La iluminación local solo considera la luz procedente de las fuentes luminosas hacia la superficie de los objetos. Este tipo de iluminación depende del material de los objetos, la luz del ambiente, el ángulo de incidencia de la luz y el ángulo del eje visual.

3 ILUMINACIÓN Iluminación Global La iluminación global es una técnica que trata de imitar el comportamiento natural de la luz en escenas 3D haciéndolo lo más real posible. Esta técnica se encarga de incorporar todas las fuentes de luz que participan en la escena, tanto la luz reflejada de los objetos en la escena como las que provienen directamente de una fuente de luz. Algunos efectos que tiene la iluminación global son las sombras, la reflexión de un objeto en otros y las trasparencias.

4 TIPOS DE FUENTES LUMINOSAS Se denomina una fuente luminosa a todo objeto que emite luz. Algunos tipos de fuentes de luz son: Luz ambiente: Este tipo de luz se usa para producir un efecto de iluminación uniforme sobre cada punto de las superficies que conforman la escena. Luz puntual: La luz puntual consiste en un punto fuente que emite luz en todas las direcciones. Spotlight: Este tipo de luz se caracteriza por un rango delgado de ángulos por los cuales se emite la luz. Luz distante:con este tipo de luz si estálo suficientemente lejos de la superficie, el vector de incidencia no cambia. Es equivalente a una fuente de luz con rayos paralelos

5 TÉCNICAS ANTES DEL MAPEO DE FOTONES. TRAZA DE Traza de Rayos (Ray Tracing) Originalmente el Trazado de Rayos no se desarrolló como una técnica para la iluminación global, sino para la renderización, la cual consiste en el cálculo del color de cada punto de una imagen. Esto se hace mediante la proyección de una escena 3D en una imagen 2D. RAYOS

6 TÉCNICAS ANTES DEL MAPEO DE FOTONES. TRAZA DE RAYOS El algoritmo básico de Ray Tracing consiste en dos cálculos por cada pixel: encontrar el punto más cercano a la superficie y calcular el color en ese punto. La visibilidad de la superficie de los objetos se determina siguiendo los rayos imaginarios desde la perspectiva del observador hasta los objetos de la escena. Es un método que depende de la ubicación en que se encuentra el observador

7 Radiosidad (Radiosity) TÉCNICAS ANTES DEL MAPEO DE FOTONES. La radiosidad es una técnica de iluminación avanzada que permite simular modelos de iluminación de manera muy realista. Se basa en el análisis detallado de los reflejos de la luz difusa en las superficies. Consiste en calcular primero el valor de la radiosidad difusa para cada punto de la escena independientemente del punto de vista. Esta técnica intenta resolver las interacciones de la luz que se producen en la escena. A diferencia del Ray Tracing, este método es independiente de la ubicación en que se encuentra el observador. RADIOSIDAD

8 PROBLEMAS CON EL TRAZADO DE RAYOS Y LA La radiosidad es un método que requiere de una gran carga computacional, por lo que lo hace muy caro. Otro problema es la sensibilidad que tiene a los cambios de posición o a la forma de los objetos. A medida en que la complejidad de la escena aumenta, este método es más lento. Unas de las desventajas del método de trazado de rayos es el tiempo que consume y que puede encontrar dificultades por las zonas que poseen sombras. Tampoco difunde la interreflexión entre las superficies. RADIOSIDAD

9 MAPEO DE FOTONES Fue introducida por Henrik Wann Jensen en el año Surge por la necesidad de tener un algoritmo que fuese capaz de renderizar imágenes de geometría compleja con iluminación global. Es una de las técnicas más usadas hoy en día

10 MAPEO DE FOTONES DEFINICIÓN Es un algoritmo versátil capaz de la simulación de la iluminación global incluyendo cáusticas y las interreflexiones difusas. Ofrece la misma flexibilidad que el método Ray Tracing usando solo una fracción del tiempo de cómputo.

11 MAPEO DE FOTONES PROCEDIMIENTO Este algoritmo es un método de dos pasadas: 1. El primer paso es la construcción del mapa de fotones por medio de la emisión de fotones desde las fuentes de luz dentro de la escena. A medida en que los fotones chocan con los objetos, estos se van almacenando en el mapa de fotones. 2. El segundo paso es el renderizado, el cual se encarga de aplicar técnicas de estadísticas en el mapa de fotones para extraer información acerca del flujo entrante y la radiación reflejada en cualquier punto de la escena

12 MAPEO DE FOTONES CARACTERÍSTICAS El mapa de fotones se encuentra desvinculado de la representación geométrica de la escena, lo cual es una característica muy importante del algoritmo haciéndolo capaz de simular la iluminación global en escenas complejas. En comparación con la radiosidad, el mapeo de fotones tiene la ventaja de no necesitar la generación de mallas. El algoritmo de radiosidad es rápido para escenas difusas simples, pero a medida en que la complejidad aumenta, el algoritmo de mapeo de fotones se comporta mejor.

13 En cuanto al método de trazado de rayos, éste es capaz de simular la iluminación global en escenas complejas con muy poca memoria. El mapeo de fotones a pesar de necesitar memoria extra para el almacenamiento de los fotones, es un método más eficiente. Para la mayoría de las escenas, el algoritmo de mapeo de fotones es significativamente más rápido con un mejor resultado ya que el error producido se nota menos que el producido por los otros métodos. MAPEO DE FOTONES CARACTERÍSTICAS

14 MAPEO DE FOTONES VENTAJAS No tiene ninguna patente, lo cual significa que cualquier persona puede usar el mapeo de fotones No requiere de un mallado (meshing) En escenas complejas su desempeño es muy bueno No depende de la geometría de la escena Es capaz de simular cáusticas y las interreflexiones difusas. Es más eficiente que el trazado de rayos a pesar de requerir más memoria Para la mayoría de las escenas es mucho más rápido que los otros métodos

15 MAPEO DE FOTONES DESVENTAJAS Es necesario almacenar todos los puntos de impacto de todos los fotones lo cual requiere de memoria extra Los objetos pequeños pueden no recibir suficientes impactos. la búsqueda de los fotones cercanos en el espacio 3D puede ser ineficiente

16 REFERENCIAS Páginas Web parencias0809/10tag3d09_photon_mapping_y_precalculo_de_irradi ancia.pdf pp_2687/es/es_photon_mapp_intro_1.php Paper /photon_mapping/photonmapping.html High Quality Rendering using Ray Tracing and Photon Mapping. Siggraph 2007 Course 8. Henrik Wann Jensen University of California, San Diego and Per Christensen Pixar Animation Studios