Efficient visibility calculation for light transport simulation in participating media

Abstract

Název práce: Efektivní výpočet viditelnosti pro simulaci přenosu světla v opticky aktivních médiích Autor: Čestmír Houška Katedra / Ústav: Kabinet software a výuky informatiky Vedoucí diplomové práce: doc. Ing. Jaroslav Křivánek, Ph.D. Abstrakt: Tato práce zkoumá použití metod pro urychlení dotazů na viditel- nost v algoritmech pro výpočet přenosu světla, přičemž je kladen důraz na kon- zervativnost a nízkou režii urychleného dotazu. Je zde prezentováno několik publikovaných nesměrových i směrových metod, využívajících pole vzdáleností (distance field), spolu s popisem jejich vlastností. Dvě z těchto metod jsou pak implementovány a důkladně otestovány v existujícím vykreslovacím systému na integrátoru, sledujícím světelné cesty (path tracer), i na vlastní implementaci krokujícího (ray marching) integrátoru pro výpočet jednou rozptýleného světla. Je zde také navržena, implementována a otestována metoda, která dále urychluje původní metody, založené na polích vzdáleností, tím, že předem uloží výsledky některých dotazů. Dále je nastíněno několik možných rozšíření této metody. Klíčová slova: počítačová grafika, vykreslování, opticky aktivní média, viditelnost

Title: Efficient visibility calculation for light transport simulation in participating media Author: Čestmír Houška Department / Institute: Department of Software and Computer Science Educa- tion Supervisor of the master thesis: doc. Ing. Jaroslav Křivánek, Ph.D. Abstract: This thesis investigates the use of acceleration methods for the testing of visibility in light transport calculation algorithms with the emphasis on conser- vativeness and low accelerated query overhead. Several published non-directional and directional distance field methods are presented with the description of their characteristic properties. Two of these methods are then implemented and thor- oughly tested in an existing rendering framework on a path tracing volumetric integrator as well as on an own implementation of a ray marching single scattering integrator. A method that further accelerates the original distance field methods by pre-caching results of some of the queries is also proposed, implemented and tested. Furthermore, several possible extensions to this method are outlined. Keywords: computer graphics, rendering, participating media, visibility