Guiding a Path Tracer with Local Radiance Estimates

Abstract

Algoritmus sledování světelných cest (path tracing) je základní, statisticky nestrannou metodou pro výpočet globálního osvětlení v třírozměrných scénách. Algoritmus je ovšem v praxi příliš pomalý, a proto slouží spíše pro teoretické účely nebo jako základ pokročilejších algoritmů. Tato práce se zabývá určitým vylepšením tohoto algoritmu, kdy při sledování průchodu paprsku scénou algoritmus využívá předpočítaných informací o rozložení světla ve scéně k efektivnějšímu vzorkování možných směrů postupu. Tyto dodatečné informace jsou uloženy v řídké datové struktuře, která je průběžně aktualizována podle potřeby. Algoritmus je implementován v knihovně PBRT.

Path tracing is a basic, statistically unbiased method for calculating the global illumination in 3D scenes. For practical purposes, the algorithm is too slow, so it is used mainly for theoretical purposes or as a base for more advanced algorithms. This thesis explores the possibility of improving this algorithm by augmenting the sampling part, which computes outgoing directions during ray traversal through the scene. This optimization is accomplished by creating a special data structure in a preprocess step, which describes approximate light distribution in the scene and which then aids the sampling process. The presented algorithm is implemented in the PBRT library.