Illumination cohérente pour la simulation d'éclairage

Illumination coherence for ligh transport simulation

• Auteur / Autrice : Václav Gassenbauer
• Direction : Kadi Bouatouch, Jaroslav Křivánek
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rennes 1 en cotutelle avec Université technique tchèque
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éclairage

Infographie

Résumé

Simulation of light transport in a scene is an essential task in realistic image synthesis. However, an accurate simulation of light as it bounces in the scene is time consuming. It has been shown that a key to speeding up light transport simulation algorithms is to take advantage of the high degree of spatial, angular, and temporal coherence. In this thesis we make three contributions in this area. First, we propose spatial directional radiance caching (SDRC) for accelerating the light transport simulation in scenes with glossy surfaces. The SDRC algorithm takes advantage of the smoothness of shading on glossy surfaces by interpolating the indirect illumination from a set of sparsely distributed radiance samples that are both spatially and directionally close. In the next part of the thesis, we propose an efficient and accurate local principal component analysis (LPCA) algorithm for dimensionality reduction and data compression of large data sets. To achieve efficiency our new algorithm, called SortCluster-LPCA, passes various information from previous iteration to the next. Improved accuracy is achieved through better initial seeding of cluster centroids in LPCA. Finally, we describe a work in progress focusing on the development of an algorithm for interactive relighting of animation sequences with indirect illumination. We formulate the relighting problem as a large 3D array expressing light propagation in a scene over multiple frames. We suggest an adaptive algorithm to make the pre-computation tractable exploiting coherence in light transport.

La simulation de la propagation de la lumière dans une scène est une tâche essentielle en synthèse d'images réalistes. Cependant, une simulation correcte de la lumière ainsi que ses différents rebonds dans la scène reste couteuse en temps de calcul. Premièrement, nous proposons l'algorithme de cache de luminance spatial et directionnel SDRC. L'algorithme SDRC tire parti du fait que les variations d'éclairage sont douces sur les surfaces brillantes. L'éclairage en un point de la scène est alors calculé en interpolant l'éclairage indirect connu pour un ensemble d'échantillons de luminance spatialement proches et de directions similaires. Dans la partie suivante, nous présentons un algorithme efficace et précis d'analyse locale en composantes principales LPCA pour réduire la dimension et compresser un grandensemble de données. Pour améliorer l'efficacité de notre nouvel algoritme celui-ci propage les informations issues d'une itération à une itération suivante. En choisissant une meilleure graine initiale pour les centroïdes des clusters dans LPCA, la précision de la méthode est améliorée et produit une meilleure classification des données. Enfin, nous décrivons des travaux en cours de réalisation concernant une méthode de ré-éclairage interactif d'une séquence animée en prenant en compte l'éclairage indirect. Le problème de ré-éclairage est représenté sous la forme d'une grande matrice 3D représentant la propagation de la lumière dans la scène pour plusieurs images de la séquence. Un algorithme adaptatif pré-calcule la propagation de la lumière en exploitant les cohérences potentielles.