Śledzenie promieni w grafice komputerowej

Transkrypt

1 Dariusz Sawicki Śledzenie promieni w grafice komputerowej Warszawa 2011

2 Spis treści Rozdział 1. Wprowadzenie Śledzenie promieni a grafika realistyczna Krótka historia śledzenia promieni Podręcznik Literatura Rozdział 2. Śledzenie promieni podstawy Idea metody Śledzenie klasyczne (Whitteda) Literatura Rozdział 3. Problem przecięcia rozważania ogólne Geometria promienia Przecięcie a rozwiązanie odpowiedniego równania lub układu równań Zastosowanie klasycznych metod numerycznych Eliminacja zmiennych i upraszczanie zadania Problem błędów zaokrągleń Powierzchnie algebraiczne, równanie drugiego, trzeciego i czwartego stopnia Literatura Rozdział 4. Problem przecięć przypadki szczególne Przecięcie z płaszczyzną i obiektami płaskimi Promień płaszczyzna Promień wielokąt Promień trójkąt Promień czworokąt, prostokąt Promień koło Przecięcie z wielościanem Przecięcie z powierzchnią drugiego stopnia Promień sfera Promień walec Przecięcie z powierzchnią wielomianową, powierzchnie Beziera, B-sklejane i NURBS Literatura

3 Rozdział 5. Modelowanie odbicia i przenikania światła Reakcja światła z materią: Podstawowe wielkości fotometryczne Funkcja rozkładu współczynnika odbicia dwukierunkowego (funkcja BRDF) Modele odbicia światła Model odbicia Phonga Model Cooka-Torrance a Model Warda Model Orena-Nayara Model Ashikhmina-Shirleya Model He-Torrance a-silliona-greenberga, (model HTSG) Porównanie właściwości wybranych modeli Przenikanie a załamanie światła. BRDF, BTDF, BSSRDF, BSDF Inne metody opisu odbicia światła Literatura Rozdział 6. Metody przyspieszania śledzenia promieni Metody redukcji liczby promieni Metody redukcji obliczeń związanych ze śledzeniem pojedynczego promienia Zmniejszenie liczby testów Hierarchia brył otaczających Podział przestrzeni Zmniejszenie kosztów wyznaczania cieni Promienie uogólnione Przetwarzanie równoległe i metody sprzętowe Literatura Rozdział 7. Problem oświetlenia globalnego Ogólne równanie renderingu Kajyia Typy odbić wzajemnych i notacja Heckberta Problem rzeczywistego źródło światła Rozwiązania zadania oświetlenia globalnego Problem cienia. Umbra, penumbra Literatura

4 Rozdział 8. Całkowanie Monte Carlo w śledzeniu promieni Całkowanie Monte Carlo Wariancja i szacowanie błędu estymacji Generowanie próbek Metoda funkcji odwrotnej do dystrybuanty Metoda eliminacji próbek (niepasujących) Poprawa efektywności Literatura Rozdział 9. Śledzenie stochastyczne Śledzenie promieni jako próbkowanie Próbkowanie piksela Śledzenie ścieżek i śledzenie dwukierunkowe Rosyjska ruletka Próbkowanie Metropolis Monte Carlo a Quasi Monte Carlo Literatura Rozdział 10. Mapowanie fotonowe Mapowanie fotonowe idea metody Interakcja fotonu z powierzchnią obiektu sceny Rozkład fotonów na powierzchni, kaustyki Przechowywanie fotonów Literatura Rozdział 11. Wirtualna kamera Śledzenie promieni a rzutowanie Rodzaje i właściwości rzutowania Układy współrzędnych związane z rzutowaniem Ostrosłup widzenia Wirtualna kamera Literatura Rozdział 12. Śledzenie promieni a metoda bilansu energetycznego Wprowadzenie

5 12.2. Idea metody bilansu energetycznego Równanie bilansu energetycznego Współczynnik sprzężenia Rozwiązanie równania bilansu energetycznego Śledzenie promieni a metoda energetyczna porównanie metod Metody hybrydowe Literatura Dodatek A1 Elementy algebry liniowej i operacje macierzowe w grafice komputerowej D1.1 Współrzędne jednorodne i operacje macierzowe D1.2 Kwaterniony i realizacja obrotów w grafice komputerowej. 140 D1.3 Opis macierzowy rzutowania