stringtranslate.com

Iluminación global

La iluminación global [1] ( GI ), o iluminación indirecta , es un grupo de algoritmos utilizados en gráficos por computadora en 3D que están destinados a agregar una iluminación más realista a las escenas 3D. Dichos algoritmos tienen en cuenta no sólo la luz que proviene directamente de una fuente de luz ( iluminación directa ), sino también casos posteriores en los que los rayos de luz de la misma fuente son reflejados por otras superficies de la escena, ya sean reflectantes o no ( iluminación indirecta ). .

Teóricamente, los reflejos , las refracciones y las sombras son ejemplos de iluminación global, porque al simularlos, un objeto afecta la representación de otro (a diferencia de un objeto que se ve afectado solo por una fuente de luz directa). Sin embargo, en la práctica sólo se denomina iluminación global a la simulación de una interreflexión difusa o cáustica .

Algoritmos

Las imágenes renderizadas utilizando algoritmos de iluminación global a menudo parecen más fotorrealistas que aquellas que utilizan únicamente algoritmos de iluminación directa. Sin embargo, estas imágenes son computacionalmente más costosas y, en consecuencia, mucho más lentas de generar. Un enfoque común es calcular la iluminación global de una escena y almacenar esa información con la geometría (por ejemplo, radiosidad). Los datos almacenados se pueden usar para generar imágenes desde diferentes puntos de vista para generar recorridos de una escena sin tener que realizar costosos cálculos de iluminación repetidamente.

Radiosidad , trazado de rayos , trazado de haces , trazado de conos , trazado de trayectorias , trazado de trayectorias volumétricas , transporte de luz de Metrópolis , oclusión ambiental , mapeo de fotones , campo de distancia con signo e iluminación basada en imágenes son ejemplos de algoritmos utilizados en la iluminación global, algunos de los cuales pueden utilizarse juntos para producir resultados que no sean rápidos, pero sí precisos.

Estos algoritmos modelan la interreflexión difusa , que es una parte muy importante de la iluminación global; sin embargo, la mayoría de estos (excluyendo la radiosidad) también modelan la reflexión especular , lo que los convierte en algoritmos más precisos para resolver la ecuación de iluminación y proporcionar una escena iluminada más realista. Los algoritmos utilizados para calcular la distribución de la energía luminosa entre las superficies de una escena están estrechamente relacionados con las simulaciones de transferencia de calor realizadas utilizando métodos de elementos finitos en el diseño de ingeniería.

Fotorrealismo

Vista exterior de un modelo arquitectónico.
Ejemplo de una capa de oclusión ambiental.

Sigue siendo difícil lograr un cálculo preciso de la iluminación global en tiempo real. [2] En gráficos 3D en tiempo real, el componente de interreflexión difusa de la iluminación global a veces se aproxima mediante un término "ambiente" en la ecuación de iluminación, que también se denomina "iluminación ambiental" o "color ambiental" en los paquetes de software 3D. . Aunque este método de aproximación (también conocido como "truco" porque en realidad no es un método de iluminación global) es fácil de realizar computacionalmente, cuando se usa solo no proporciona un efecto adecuadamente realista. Se sabe que la iluminación ambiental "aplana" las sombras en escenas 3D, haciendo que el efecto visual general sea más suave. Sin embargo, si se utiliza correctamente, la iluminación ambiental puede ser una forma eficaz de compensar la falta de potencia de procesamiento.

Procedimiento

Cada vez se utilizan más algoritmos especializados en programas 3D que pueden simular eficazmente la iluminación global. Estos algoritmos son aproximaciones numéricas a la ecuación de representación . Los algoritmos bien conocidos para calcular la iluminación global incluyen el rastreo de trayectorias , el mapeo de fotones y la radiosidad . Aquí se pueden distinguir los siguientes enfoques:

En la notación Light-path de iluminación global, los caminos del tipo L (D | S) corresponden a * E.

Un tratamiento completo se puede encontrar en [3]

Iluminación basada en imágenes

Otra forma de simular una iluminación global real es el uso de imágenes de alto rango dinámico (HDRI), también conocidas como mapas ambientales, que rodean e iluminan la escena. Este proceso se conoce como iluminación basada en imágenes .

Lista de métodos

Ver también

Referencias

  1. ^ "Colección de técnicas de iluminación global en tiempo real | extremeistán". extremeistan.wordpress.com. 11 de mayo de 2014 . Consultado el 14 de mayo de 2016 .
  2. ^ Kurachi, Noriko (2011). La magia de los gráficos por computadora. Prensa CRC. pag. 339.ISBN _ 9781439873571. Consultado el 24 de septiembre de 2017 .
  3. ^ Dutre, Felipe; Bekaert, Philippe; Bala, Kavita (2006). Iluminación global avanzada (2ª ed.). ISBN 978-1568813073.
  4. ^ Cline, D.; Talbot, J.; Egbert, P. (2005). "Seguimiento del camino de redistribución de energía". Transacciones ACM sobre gráficos . 24 (3): 1186–95. doi :10.1145/1073204.1073330.
  5. ^ "Toshiya Hachisuka en UTokyo". ci.iu-tokyo.ac.jp . Consultado el 14 de mayo de 2016 .
  6. ^ Walter, Bruce; Fernández, Sebastián; Arbree, Adán; Bala, Kavita; Donikian, Michael; Greenberg, Donald P. (1 de julio de 2005). "Cortes de luz". Transacciones ACM sobre gráficos . 24 (3): 1098-1107. doi :10.1145/1073204.1073318.
  7. ^ "cursonote.dvi" (PDF) . Gráficos.pixar.com . Archivado (PDF) desde el original el 17 de agosto de 2011 . Consultado el 2 de diciembre de 2016 .
  8. ^ Daemen, Karsten (14 de noviembre de 2012). "Introducción a la iluminación global basada en puntos [Christensen, 2010]" (PDF) . KU Lovaina. Archivado desde el original (PDF) el 22 de diciembre de 2014.
  9. ^ "Radiosidad instantánea: Keller (SIGGRAPH 1997)" (PDF) . Cs.cornell.edu . Archivado (PDF) desde el original el 18 de junio de 2012 . Consultado el 2 de diciembre de 2016 .
  10. ^ Segovia, B.; Iehl, JC; Mitanchey, R.; Peroche, B. (2006). «Radiosidad instantánea bidireccional» (PDF) . Técnicas de renderizado . Asociación Eurográfica. págs. 389–397. Archivado desde el original (PDF) el 30 de enero de 2016.
  11. ^ Hachisuka, T.; Kaplanyan, AS; Dachsbacher, C. (2014). «Transporte ligero de metrópolis multiplexado» (PDF) . Transacciones ACM sobre gráficos . 33 (4): 1–10. doi :10.1145/2601097.2601138. S2CID  79980. Archivado desde el original (PDF) el 23 de septiembre de 2015.
  12. ^ Cyril Crassin. "Seguimiento de cono de vóxel y octree de vóxel disperso para iluminación global en tiempo real" (PDF) . On-demand.gputechconf.com . Archivado (PDF) desde el original el 3 de septiembre de 2013 . Consultado el 2 de diciembre de 2016 .
  13. ^ "VXGI | GeForce". geforce.com. 8 de abril de 2015 . Consultado el 14 de mayo de 2016 .
  14. ^ "Volúmenes de propagación de luz GI - Epic Wiki". wiki.unrealengine.com . Consultado el 14 de mayo de 2016 .
  15. ^ Engelhardt, T.; Dachsbacher, C. (2009). "Consultas de visibilidad granular en la GPU" (PDF) . Actas del simposio de 2009 sobre juegos y gráficos 3D interactivos . págs. 161–7. doi :10.1145/1507149.1507176. ISBN 978-1-60558-429-4. S2CID  14841843. Archivado desde el original (PDF) el 18 de enero de 2016.
  16. ^ "Volumenes de transferencia de radiación diferida: iluminación global en Far Cry 3" (PDF) . Twvideo01.ubm-us.net . Archivado (PDF) desde el original el 6 de septiembre de 2014 . Consultado el 2 de diciembre de 2016 .
  17. ^ "Aproximaciones rápidas de iluminación global en buffers G profundos". gráficos.cs.williams.edu. Archivado desde el original el 21 de febrero de 2016 . Consultado el 14 de mayo de 2016 .
  18. ^ Hu, Jinkai; K. Yip, Milo; Elías Alonso, Guillermo; Shi-hao, Gu; Tang, Xiangjun; Xiaogang, Jin (2020). "Iluminación global difusa dinámica de campos de distancia firmados". arXiv : 2007.14394 [cs.GR].
  19. ^ "Iluminación global basada en Surfels". SÍGRAFO . Consultado el 2 de diciembre de 2021 .

enlaces externos