Sombreado Realista

Temas
Escenas GRF
Muestrear direcciones de salida utilizando la BRDF como PDF
Cambio de dominio: plano [-1,1)2
Subdivisión Adaptativa
Muestreado por Importancias
Resultados





Diseño y manipulación de materiales
• Modelos realísticos de materiales:
– BRDFs ideales
– BRDFs empíricas y teóricas
– BRDFs isotrópicas y anisotrópicas
• Editor de BRDFs y geometrías: Wannabe Amazing

Las características de los materiales que contribuyen en el proceso de iluminación son descritas mediante la BRDF.
Existen varios modelos de BRDFs que aportan en mayor y menor medida realismo al material.
Wannabe Amazing es la herramienta interactiva que ha sido desarrollada para el diseño y manipulación de BRDFs. Al mismo tiempo permite asignar de forma selectiva una BRDF a la geometría.

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Escenas GRF
• Modelos geométricos existentes
– Autocad DXF
– Kinetic 3D Studio
– WRML
– ....
• Unificación de
características:
– Formato interno GRF
• Crear una BRDF
– Catálogo de BRDFs implementadas
• Editar la instancia de BRDF
– propiedades
– representaciones
• 2D : polar
• 2D : cartesianas
• 3D
• Asignar a mallas
– Jerarquía de mallas

Las escenas generadas con WA proceden de modelos geométricos existentes en otros formatos, que serán sintetizados en un formato común de trabajo.


Modelos geometricos variados con Wannabe Amazing  
  Modelos geometricos variados con Wannabe Amazing  
  Modelos geometricos variados con Wannabe Amazing
Una vez creada una BRDF puede editarse para modificar sus propiedades y visualizar los resultados desde varias representaciones.


Editor de BRDFs en Wannabe Amazing
La asignación de una BRDF a una malla, propagará esta propiedad a todas las mallas que dependan de la actual.


Editor de BRDFs en Wannabe Amazing

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Cambio de dominio: plano [-1,1)2

Si la BRDF describe el comportamiento de la luz con el material del que esta compuesto el objeto con el que ésta interacciona, deberá considerarse al modelar el transporte de luz. Así la BRDF nos indica cuál es la dirección de salida más probable dada una dirección incidente en un punto de la superficie.

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Muestrear direcciones de salida
utilizando la BRDF como PDF
• Seleccionar la dirección de salida con mayor energía,
en base a una BRDF genérica.
• Muestreo eficiente de la BRDF:
– Direcciones: de la semiesfera al plano
– Subdivisión adaptativa de la función: quadtree
– Muestreado por importancias

El problema con el que nos encontramos es el de la selección de la dirección mas probable de salida que se considera que se producirá al evaluar la BRDF para un vector incidente conocido.

El muestreo de la BRDF se mejora con dos técnicas para la reducciσn de la varianza. Se construye un quadtree para dividir el dominio en regiones, que contienen direcciones de salida mapeadas en un circulo inscrito en el plano base.
Usando un descenso estocástico del quadtree podemos seleccionar la región más probable, para posteriormente utilizar solo en dicha región un muestreado por importancias y de esa forma devolver la dirección mas probable.

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Subdivisión Adaptativa
• El dominio se divide en regiones disjuntas que
corresponden a los nodos hoja de un quadtree
• El descenso por el quadtree se realiza de forma
estocástica, utilizando la probabilidad acumulada
hasta llegar la región más probable.
Esta subdivisión se realiza en el plano XY, y se toma como convenio, el uso de la proyección del vector de dirección en un circulo unidad embebido en un rectangulo cuyo dominio es [-1,1) x [-1,1). La BRDF es una función definida sobre la semiesfera, por lo que no es de estrañar que se eliga como representación del vector, su proyección en el circulo. Este vector w, se puede expresar como (x,y,z) y estará mapeado en dos valores (u,v).
Una vez que tenemos seleccionada de forma aleatoria una región, el siguiente paso consiste en muestrear siguiendo la técnica de rejection sampling.

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Muestreado por Importancias
• Usamos la técnica de rejection sampling en la región
seleccionada
– Seleccionamos aleatoriamente un punto (x,y) en la base de
la región, correspondiente a una dirección.
– Seleccionamos aleatoriamente una altura (z).
– Si al evaluar la funciσn z queda por debajo se acepta la muestra.
– En caso contrario se rechaza y se repite la operación.

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Comprobación de resultados
• Numéricamente: Para un número alto de muestras, el
número de impactos en una zona, equivale a la
integral de la función en dicha región.
• Gráficamente: Implementando un path tracer y
comparándolo con otras PDFs

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