Real time rendering of participating media

• Auteur / Autrice : Cyril Delalandre
• Direction : Kadi Bouatouch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rennes 1
• 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

Fumée

Lumière -- Diffusion

Informatique

Nuages

Cartes graphiques (informatique)

Temps réel (informatique)

Résumé

Imaginez un film avec un ciel sans nuages, un jeu vidéo avec une explosion sans fumée. Les milieux participants sont nécessaires au réalisme des images de synthèse. Le rendu de milieux participants est un vaste sujet de recherche dont le principal but est de simuler les interactions de la lumière avec les objets semi-transparents. Contrairement aux objets solides sur lesquels la lumière es t simplement réfléchie à la surface, les milieux participants absorbent et diffusent aussi la lumière. Ces interactions créent des effets visuels complexes tels que le sombres volumétriques et des ombres douces. Nous étudions le domaine du rendu temps réel de milieux participants. Nous proposons des algorithmes permettant à la fois des rendus temps réel et des rendus de qualité de production tout en gérant efficacement la mémoire graphique. Tout d'abord, nous introduisons le concept de carte de fonctions de transmittance utilisé pour calculer la diffusion simple dans les milieux participants. Nous étendons ensuite ce concept au rendu basé image en utilisant les transmittances sphériques. Nous proposons finalement les cartes d'extinctions guidées par les volumes pour prendre en compte les scènes contenant les nombreux milieux détaillés utilisés en post-production cinéma.

Imagine a movie with skies without clouds, a video game with explosions without smoke or fire. Participating media are mandatory for realistic-looking CG scenes. Rendering participating media is therefore a widely studied research topic focusing on the simulation of light interactions within translucent objects. Unlike solid objects where the light is simply reflected over the surface, participating media also absorb and scatter light. All of these interactions create complex effects such as volumetric shadows and soft shadows. We investigate the field of real-time rendering of participating media. We propose scalable algorithms ranging from real-time performance to production quality along with efficient graphics memory management. We first introduce the concept of transmittance function maps for fast estimation of single scattering in participating media. We then extend this concept to image-based lighting using spherical transmittance. We finally introduce the volume-aware extinction map to handle the massive scenes containing numerous and highly detailed media used in movie post-production.