Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Erweiterung und Verbesserung des Lightcutsverfahren

 
: Ehli, Torsten
: Goesele, Michael

Darmstadt, 2008, 51 pp.
Darmstadt, TU, Dipl.-Arb., 2008
German
Thesis
Fraunhofer IGD ()
computer graphic; photorealistic rendering; global illumination; ray tracing; lightcut

Abstract
Computergrafik wird heute in den unterschiedlichsten Formen benötigt und angewendet und unterliegt einer Vielzahl von Anforderungen. Eine Gruppe von Verfahren zur Erzeugung von Computergrafik wird unter dem Begriff Raytracing zusammengefasst. Algorithmen der Raytracingfamilie verfolgen Strahlen, die von einer Beobachterposition ausgehend eine Bildebene schneiden. Raytracing ermöglicht die fotorealistische Beleuchtungsberechnung von Bildern plastischer dreidimensionaler Modelle und Umgebungen, erfordert jedoch einen hohen Berechnungsaufwand.
Das Lightcutsverfahren bietet für die Beleuchtungsberechnung durch Raytracing in Szenen mit sehr vielen Lichtquellen ein sublineares Laufzeitverhalten bezüglich der Anzahl der Lichtquellen (in gängigen Raytracern ist die Laufzeit linear von der Anzahl der Lichtquellen abhängig). Dies wird erreicht, indem die Lichtquellen mit Hilfe einer Baumdatenstruktur zusammengefasst werden. Diese Arbeit untersucht einen Verbesserungsansatz um den benötigten Aufwand weiter zu reduzieren. In diesem Ansatz werden statt eines Lichtquellenbaumes vorab mehrere erzeugt. Diese Lichtquellenbäume sind auf verschiedene, zufällig bestimmte Punkte, die auf der Oberfläche von Objekten der Szene liegen, optimiert. Für jede einzelne der Beleuchtungsberechnungen wird einer dieser Lichtquellenbäume anhand räumlicher Nähe in der Szene ausgewählt.

 

Today computer graphics is needed and applied in many different settings and is subject to many diverse requirements. A group of techniques to create computer graphics is called ray tracing. Ray tracing methods calculate an image by tracing the paths of light through an image plane into a scene. A high degree of photorealism can be attained but at high computational costs.
In scenes with a high number of light sources the Lightcuts algorithm offers a sublinear behavior in regards to the number of light sources used in image calculation (existing ray tracers usually have a computing time that depends linerarly on the number of light sources). This is done by merging all light sources into a tree data structure. This thesis evaluates an approach to further reduce computational costs. This approach uses multiple precalculated lighttrees instead of a single one. These lighttrees are optimized on different, randomly determined surface points. For each illumination calculation the tree with the nearest anchor point is determined and used.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-89982.html