Image Based Lighting. Image Based Lighting. Image Based Lighting - Rezultaty syntezy obrazów. Image Based Lighting - Rezultaty syntezy obrazów

Podobne dokumenty
Obrazy o rozszerzonym zakresie luminancji

Operatory mapowania tonów

Scena 3D. Cieniowanie (ang. Shading) Scena 3D - Materia" Obliczenie koloru powierzchni (ang. Lighting)

Model oświetlenia. Radosław Mantiuk. Wydział Informatyki Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Obraz realistyczny. Realizm w grafice komputerowej. Realizm modelu: z!o#one siatki wielok$tów. Realizm modelu geometrycznego. Realizm modelu: spline'y

Gry komputerowe: efekty specjalne cz. 2

OŚWIETLANIE OBIEKTÓW WIRTUALNYCH Z WYKORZYSTANIEM OBRAZÓW O ROZSZERZONEJ DYNAMICE (HDR) W ŚRODOWISKU ROZSZERZONEJ RZECZYWISTOŚCI

Akwizycja obrazów HDR

Grafika realistyczna. Oświetlenie globalne ang. global illumination. Radosław Mantiuk

Oświetlenie obiektów 3D

Synteza i obróbka obrazu HDR. Obrazy o rozszerzonym zakresie dynamiki

Akwizycja obrazów HDR

Wprowadzenie do technologii HDR

Próbkowanie (ang. sampling) - kwantyzacja. Rastrowa reprezentacja obrazu. Generowanie obrazu rastrowego 2D. Przyk"ad próbkowania

Rasteryzacja (ang. rasterization or scan-conversion) Grafika rastrowa. Rysowanie linii (1) Rysowanie piksela. Rysowanie linii: Kod programu

Obraz cyfrowy. Radosław Mantiuk. Wydział Informatyki Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Grafika Komputerowa Wykład 5. Potok Renderowania Oświetlenie. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/38

HDR. Obrazy o rozszerzonym zakresie dynamiki

Formaty graficzne HDR

Synteza i obróbka obrazu. Algorytmy oświetlenia globalnego

Zaawansowana Grafika Komputerowa

Grafika komputerowa. Model oświetlenia. emisja światła przez źródła światła. interakcja światła z powierzchnią. absorbcja światła przez sensor

Rasteryzacja (ang. rasterization or scan-conversion) Grafika rastrowa. Rysowanie linii (1) Rysowanie piksela

Zjawisko widzenia obrazów

Potok graficzny. System graficzny. Potok graficzny 3D. O$wietlenie globalne i lokalne. scena 3D algorytm graficzny obraz 2D. czasu rzeczywistego

WSTĘP DO GRAFIKI KOMPUTEROWEJ

Grafika komputerowa (ang. computer graphics) Wprowadzenie do grafiki komputerowej. Grafika komputerowa - Zastosowania (2) Grafika komputerowa - Geneza

ZASTOSOWANIE IMAGE BASED LIGHTING (IBL) W ŚRODOWI- SKU ROZSZERZONEJ RZECZYWISTOŚCI (AR)

RENDERING W CZASIE RZECZYWISTYM. Michał Radziszewski

Plan wykładu. Akcelerator 3D Potok graficzny

Oświetlenie. Modelowanie oświetlenia sceny 3D. Algorytmy cieniowania.

Obrazowanie HDR Fotografia. Powstawanie i wyświetlanie obrazów HDR.

Śledzenie promieni w grafice komputerowej

Próbkowanie (ang. sampling) - kwantyzacja. Rastrowa reprezentacja obrazu 2D. Generowanie obrazu rastrowego 2D. Próbkowanie i integracja

GRK 4. dr Wojciech Palubicki

PROWIZJE Menad er Schematy rozliczeniowe

Przygotowanie grafiki 3D do gier komputerowych

Algorytmy oświetlenia globalnego

Filtrowanie tekstur. Kinga Laurowska

6 Przygotował: mgr inż. Maciej Lasota

Rys2 Na czerwono przebieg, na niebiesko aproksymacja wielomianem II stopnia.

Julia 4D - raytracing

Grafika Komputerowa Wykład 4. Synteza grafiki 3D. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/30

Bazy danych. Plan wykładu. Proces modelowania i implementacji bazy danych. Elementy ERD. Wykład 2: Diagramy zwizków encji (ERD)

Modelowanie i wstęp do druku 3D Wykład 1. Robert Banasiak

Karty graficzne możemy podzielić na:

Synteza i obróbka obrazu. Tekstury. Opracowanie: dr inż. Grzegorz Szwoch Politechnika Gdańska Katedra Systemów Multimedialnych

Grafika komputerowa i wizualizacja

Animowana grafika 3D. Opracowanie: J. Kęsik.

stopie szaro ci piksela ( x, y)

DIAGNOZOWANIE STANÓW ZDOLNO CI JAKO CIOWEJ PROCESU PRODUKCYJNEGO

Dodatek B - Histogram

M wiersz,kolumna. = [m ij. Wektor. Przekszta!cenia geometryczne w grafice wektorowej. Dzia!ania na wektorach. Uk!ad wspó!rz&dnych.

Bazy danych. Plan wykładu. Proces modelowania i implementacji bazy danych. Elementy ERD. Wykład 2: Diagramy zwizków encji (ERD)

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Multipro GbE. Testy RFC2544. Wszystko na jednej platformie

PODZIAŁ PODSTAWOWY OBIEKTYWÓW FOTOGRAFICZNYCH

SYMULACJA OPADÓW ATMOSFERYCZNYCH I POKRYWY ŚNIEŻNEJ W GENERATORZE OBRAZU JASKIER IG

RENDERING W CZASIE RZECZYWISTYM. Michał Radziszewski

Unifikacja elektro-s!aba

Tworzenie modeli ciała ludzkiego dla potrzeb modelowania pola elektromagnetycznego. Bartosz Sawicki, Politechnika Warszawska

wiczenie 1 Tworzenie plików o szerokiej rozpi to ci tonalnej HDR (ang. High Dynamic Range )

BUDOWA LUNETY CELOWNICZEJ

Architektura Komputerów

Architektura systemów komputerowych Ćwiczenie 3

System midzybankowej informacji gospodarczej Dokumenty Zastrzeone MIG DZ ver Aplikacja WWW ver. 2.1 Instrukcja Obsługi

KP, Tele i foto, wykład 3 1

Dyskretyzacja i kwantyzacja obrazów

Temat Zasady projektowania naziemnego pomiaru fotogrametrycznego. 2. Terenowy rozmiar piksela. 3. Plan pomiaru fotogrametrycznego

Grafika 3D program POV-Ray

Algorytmy renderingu dla programowalnych jednostek graficznych. prof. dr hab. inż. Maria Pietruszka mgr inż. Dominik Szajerman

Błędy fotografii akwarystycznej

Grafika Komputerowa Wykład 6. Teksturowanie. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/23

I Powiatowy Konkurs Matematyka, Fizyka i Informatyka w Technice Etap finałowy 10 kwietnia 2013 grupa elektryczno-elektroniczna

Problem decyzyjny naley do klasy NP. (Polynomial), jeeli moe by rozwizany w czasie conajwyej wielomianowym przez algorytm A dla DTM.

Instrukcja obsługi programu MechKonstruktor

SIEMENS GIGASET REPEATER

Modelowanie krzywych i powierzchni

Grafika Komputerowa Wykład 1. Wstęp do grafiki komputerowej Obraz rastrowy i wektorowy. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/22

INSTYTUT TECHNIKI Zakad Elektrotechniki i Informatyki mdymek@univ.rzeszow.pl COREL PHOTO-PAINT

Intro 4kb. sphere tracing. Maciej Matyka (maq / floppy) Dla koła naukowego Voxel

1 Bª dy i arytmetyka zmiennopozycyjna

GRAFIKA CZASU RZECZYWISTEGO Podstawy syntezy grafiki 3D i transformacji geometrycznych

Konspekt lekcji matematyki klasa 4e Liceum Ogólnokształcce

Plan wykładu. Reguły asocjacyjne. Przykłady asocjacji. Reguły asocjacyjne. Jeli warunki to efekty. warunki efekty

Grafika Komputerowa. Wykład 8. Przygotowanie do egzaminu. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/32

Bazy danych. Plan wykładu. Podzapytania - wskazówki. Podzapytania po FROM. Wykład 5: Zalenoci wielowartociowe. Sprowadzanie do postaci normalnych.

Reprezentacje danych multimedialnych - kolory. 1. Natura wiatła 2. Widzenie barwne 3. Diagram chromatycznoci 4. Modele koloru

Temat: Technika zachłanna. Przykłady zastosowania. Własno wyboru zachłannego i optymalnej podstruktury.

Dźwięk dźwiękowi nierówny, czyli o tym jak brzmi XXI wiek

Technologie Informacyjne

Program SMS4 Monitor

Aparat widzenia człowieka (ang. Human Visual System, HVS) Budowa oka. Komórki światłoczułe. Rastrowa reprezentacja obrazu 2D.

OpenGL oświetlenie. Bogdan Kreczmer. Katedra Cybernetyki i Robotyki Wydziału Elektroniki Politechnika Wrocławska

Optymalizacja oprogramowania - wprowadzenie

Sposoby przekazywania parametrów w metodach.

WIELOPRZYSŁONOWY SENSOR OBRAZU

Automatyczne tworzenie trójwymiarowego planu pomieszczenia z zastosowaniem metod stereowizyjnych

Metody Informatyczne w Budownictwie Metoda Elementów Skoczonych ZADANIE NR 1

Elektrofizjologiczne podstawy lokalizacji ogniska padaczkowego. Piotr Walerjan PWSIM MEDISOFT

Transkrypt:

Wykorzystanie obrazów HDR jako $róde#!wiat#a, które o!wietlaj" syntezowan" scen%. Obliczanie o!wietlenia bazuj"ce na wykorzystaniu obrazów Rados#aw Mantiuk radoslaw.mantiuk@gmail.com Obrazy HDR stosowane w metodach IBL musz! rejestrowa" #wiat$o docieraj!ce do punktu ze wszystkich kierunków (ang. omnidirectional light). Obrazy HDR rejestruj! bezwgl%dn! warto#" #wiat$a mo&na wi%c stosowa" zaawansowane modele o#wietlenia. Zastosowania IBL: w metodach syntezy obrazów uwzgl!dniaj"cych o#wietlenie globalne, do $"czenia obiektów syntezowanych z rzeczywistymi fotografiami, do o#wietlania obiektów naturalnych (aktorów graj"cych w bluebox'ach) w technikach mapowania #rodowiska (ang. environment mapping). - Rezultaty syntezy obrazów - Rezultaty syntezy obrazów Przyk$ady Light Probes IBL: Tworzenie light probe (1) Funston Beach Eucalyptus Grove Wykonanie serii zdj!% LDR lustrzanej kuli. Utworzenie obrazu HDR na podstawie zdj!% LDR. Uffizi Gallery Grace Cathedral Lighting Environments from the Light Probe Image Gallery: http://www.debevec.org/probes/

IBL: Tworzenie light probe (2) Tworzenie light probe. Fotografowanie lustrzanej kuli: musi by% zachowana odpowiednia odleg$o#% aparatu od kuli (obiektyw o d$ugiej ogniskowej), aby unikn"% zniekszta$ce& geometrii, nale'y zwróci% uwag! na obszary, w których informacja jest niepe$na (obszar zas$oni!ty przez fotografa, brzeg fotografowanej kuli), rozwi"zaniem problemu jest wykonanie czterech zdj!% co 90 stopni, odbijalno#% kuli powinna by% skalibrowana (kula odbija w przybli'eniu po$ow! energii, która w ni" trafia), kula nie jest idealnie odbijaj"ca, trzeba wzi"% pod uwag! wyst!powanie sk$adowych diffuse i specular (kula nie mo'e by% porysowana i mokra), na kuli wyst!puje efekt Fresnal a wywo$any polaryzacj" padaj"cego na ni" #wiat$a, fotografia musi mie% dostateczn" rozdzielczo#%. IBL: Synteza obrazów Etapy: 1. Utworzenie light probe (próbka #wiat$a). 2. Modelowanie geometrii i w$asno#ci powierzchni. 3. Mapowanie light probe na powierzchni! otaczaj"c" scen! (o w$asno#ciach emisyjnych). 4. Renderowanie sceny (#ledzenie fotonów). 5. Postprocesing. 6. Kompresja luminancji otrzymanego obrazu (TMO). Inne sposoby tworzenia obrazów!rodowiska: ("czenie wielu obrazów w panoram! (ang. tiled photographs). Zastosowanie obiektywu fish-eye (wad" jest silne winietowanie tego typu obiektywów. Zastosowanie kamer do fotografowania panoram (np. firmy Spheron). IBL - Mapowanie light probe Mapowanie light probe na powierzchnie otaczaj"ce scen%. IBL - Rendering metod" #ledzenia fotonów Obliczanie o!wietlenia globalnego z uwzgl%dnieniem light probe. Wykorzystany zosta$ do tego celu sze#cian zawieraj"cy obiekty sceny. Light probe mapowany jest na wewn!trzne #ciany sze#cianu. Wn!trzne sfery traktowane jest jak zbiór obiektów zawieraj"cy rownie' )ród$a #wiat$a. IBL - Rendering metod" #ledzenia fotonów Obliczanie o!wietlenia globalnego z uwzgl%dnieniem light probe. Dla ka'dego piksela obrazu, dla którego promie& trafia w obiekt trzeba wygenerowa% du'" liczb! promieni wtórnych próbkuj"cych light probe. Dla light probe o du'ej wariancji pojawiaj" si! problemy z dok$adno#ci" próbkowania. Je'eli wys$ana zosta$a zbyt ma$a liczba promieni i który# z tych promieni trafi$ w jasny obszar na light probe (np. s$o&ce) to wp$yw tego obszaru na kolor piksela jest bardzo du'y (piksel jest zbyt jasny). IBL - Optymalizacja rendering Identyfikacja $róde#!wiat#a. + = Jasne obszary na light probe zast!powane s" powierzchniowymi )ród$ami #wiat$a o charakterystyce obliczanej na podstawie light probe (kolor, rozmiary, po$o'enie). Renderowane s" dwa obrazy: jeden z uwzgl!dnieniem light probe bez )ród$a #wiat$a (s$o&ce zamalowane jest na czarno), drugi tylko z uwzgl!dnieniem )ród$a #wiat$a. Obrazy s" sk$adane. Zabieg taki pozwala na generowanie poprawnych obrazów przy ma$ej liczbie próbek na piksel. Identyczna liczba próbek jak w przyk$adzie z poprzedniego slajdu.

IBL w czasie rzeczywistym Zamiana light probe na zestaw punktowych b"d$ powierzchniowych $róde#!wiat#a. Obraz mo'na wygenerowa% za pomoc" metod o#wietlenia globalnego. Dobre efekty uzyskuje si! równie' wykorzystuj"c algorytmy uwzgl!dniaj"ce wy$"cznie #wiat$o kierunkowe. IBL - Cienie i odbicia Wp#yw sztucznych obiektów na light probe. Obiekty rzucaj" cie& na otoczenie oraz zmieniaj" kolor otoczenia wskutek odbijania #wiat$a (np. w pobli'u sztucznej czerwonej kuli otoczenie (pod$o'e) powinno by% lekko czerwone). Identyfikacja po!o"enia #róde! $wiat!a w obrazie HDR. Generowanie cieni polega na przygotowaniu modelu 3D fragmentu #rodowiska, na który maj" pada% cienie. - Rezultaty syntezy obrazów - Rezultaty syntezy obrazów

- Rezultaty syntezy obrazów - Rezultaty syntezy obrazów - Rezultaty syntezy obrazów Referencje: Debevec Paul, Image-Based Lighting, ACM SIGGRAPH 2006 Courses. Debevec Paul, Rendering synthetic objects into real scenes: bridging traditional and image-based graphics with global illumination and high dynamic range photography, ACM SIGGRAPH 2008 classes. Paul Debevec homepage, http://ict.debevec.org/~debevec/ IBL - O#wietlanie rzeczywistych obiektów O!wietlanie obrazem HDR rzeczywistych obiektów (np. ludzkiej twarzy). O!wietlenie mo&na sumowa', tzn. dodawa' do siebie obrazy przedstawiaj"ce obiekty o!wietlone pojedynczymi $ród#ami!wiat#a w celu uzyskania o!wietlenia z#o&onego (wieloma $ród#ami!wiat#a). O#wietlanie rzeczywistych obiektów Obraz HDR otaczaj"cy obiekt + 1. Zdj!cie przedstawiaj"ce np. ludzk" twarz 2. Szukanie )róde$ #wiat$a na obrazie HDR 3. Sumowanie obrazów z bazy danych. Wybór obrazów z bazy zale"y od znalezionego po!o"enia #róde! $wiat!a.

IBL - Rejestracja modelu twarzy w bazie danych IBL - Rejestracja modelu twarzy Urz"dzenie Light Stage - wykonanie serii zdj!% z o#wietleniem z ró'nych kierunków. Przygotowanie modelu o#wietlenia rzeczywistego obiektu (serii zdj!% wykonanych przy o#wietleniu pojedynczym )ród$em #wiat$a z ró'nych kierunków) Urz"dzenie Light Stage - wykonanie serii zdj!% z o#wietleniem z ró'nych kierunków. IBL - Rejestracja modelu IBL - Rejestracja modelu Light Stage 6 IBL - Przyk$adowe fotografie z bazy danych IBL: Funkcja odbicia Dla ka'dego piksela obrazu, który chcemy o#wietli%, tworzona jest funkcja odbicia (ang. reflectance function). Funkcja odbicia definiuje wp#yw poszczególnych $róde#!wiat#a na dany piksel. Przyk$adowe fotografie modelu i odpowiadaj"ce im po$o'enie )ród$a #wiat$a. Funkcja odbicia sk$ada si! z tylu warto#ci, ile po$o'e& )ród$a #wiat$a zosta$o zarejestrowane podczas przygotowania modelu o#wietlenia obiektu.

IBL - Algorytm sumowania obrazów O!wietlanie obrazem HDR ludzkiej twarzy. Kolor piksela obrazu wynikowego powstaje poprzez wymno'enie HDRa (light map) i funkcji odbicia piksela, a nast!pnie zsumowanie wszystkich punktów w próbce. HDR z map" otoczenia zmniejszany jest do wielko#ci odpowiadaj"cej liczbie punktów w próbce (liczbie po$o'e& )ród$a #wiat$a w czasie akwizycji modelu). Zmiana o#wietlenia (ang. image based relighting) wykonywana jest w czasie rzeczywistym. Mo'liwe jest wykonywanie oblicze& na obrazach skompresowanych (w dziedzinie cz!stotliwo#ci). Technologia stosowana w grach komputerowych i do produkcji efektów specjalnych w filamach. O!wietlanie obrazem HDR ludzkiej twarzy. Analiza obrazów, wyodr%binienie kana#ów. Literatura 1. P.E. Debevec and J. Malik. Recovering high dynamic range radiance maps from photographs. In Proceedings of SIGGRAPH 97, Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, pages 369-378, August 1997. 2. Erik Reinhard, Greg Ward, Sumanta Pattanaik, and Paul Debevec. High Dynamic Range Imaging. Morgan Kaufman, Elsevier, 2005. 3. Paul Debevec, Tim Hawkins, Chris Tchou, Haarm-Pieter Duiker, Westley Sarokin and Mark Sagar. Acquiring the Reflectance Field of a Human Face. SIGGRAPH 2000 Conference Proceedings.