uzluga.ru
добавить свой файл



Методы на основе изображений с неявной геометрией позволяют понизить требования к количеству исходных изображений

  • Методы на основе изображений с неявной геометрией позволяют понизить требования к количеству исходных изображений

    • Но требуются сложные алгоритмы машинного зрения для поиска соответствий
    • Сужение области применения
  • Методы на основе дискретной геометрии

    • Обычно используется для работы с данными трехмерных сканеров или результатов работы алгоритмов машинного зрения
    • Нужно еще меньше фотографий
    • Сложности с получением (карты глубины)
    • Ограничения на модель тонирования


Полигональные модели

  • Полигональные модели

    • Видозависимые текстуры
    • BRDF на основе изображений
    • Отображение световых полей
    • Неструктурированные световые поля
  • Точечные модели

    • Проблема реконструкции и сплаттинг
    • QSplat


Часть 1

  • Часть 1



Дырки!

  • Дырки!

    • Большие сложности с реконструкцией финального изображения
  • Сложность обработки и редактирования

  • Ограничения на модели освещения







Полигональная геометрия

  • Полигональная геометрия

  • Вместо модели материалов используются фотографии



1998г

  • 1998г

  • На входе

    • Грубая полигональная модель
    • Зарегистрированные фотографии
  • Идея: фотографии проецируются на модель и используются в качестве текстур



1. Вычисление видимости

  • 1. Вычисление видимости

    • Для каждого полигона вычисляются изображения, на которых он виден
  • 2. Заполнение дырок

    • Для всех невидимых полигоном вычисляется их цвет на основе информации о ближайших видимых
  • 3. Построение карт видимости

    • Для каждого полигона и для каждого исходящего направления сохраняется ближайшее изображение


1. Рисуются все полигоны, которые были не были видимы на исходных фотографиях

  • 1. Рисуются все полигоны, которые были не были видимы на исходных фотографиях

  • 2. Рисуются все полигоны, которые были видимы только на одной фотографии

  • 3. Для каждого полигона, который был виден более, чем на одной фотографии:

    • вычисляется направление на текущую камеру
    • в карте видимости выбираются три ближайших фотографии и текстуры смешиваются с весами




Используются фотографии реальных моделей при реальном освещении

  • Используются фотографии реальных моделей при реальном освещении

  • Высокая скорость

  • Фотографий слишком мало для передачи сложных эффектов

    • Если увеличивать число – нужно сжатие
  • Нужна достаточно детализированная модель



Reflection space image-based rendering

  • Reflection space image-based rendering

  • 1999г.

  • Для получения информации о BRDF используются фотографии образца-шара

    • Карта окружения (environment map)
  • Каждому положению камеры соответствует своя карта окружения

  • Для получения карты окружения, которой нет в исходном наборе, используется интерполяция между тремя соседними фотографиями





Выбираются три соседних фотографии

  • Выбираются три соседних фотографии

  • Каждая фотография деформируется для заданного направления

    • Это можно сделать, предполагая некие свойства материала
  • Результирующая карта окружения – результат смешения трех деформированных карт в разных пропорциях



Используются фотографии реальных моделей при реальном освещении

  • Используются фотографии реальных моделей при реальном освещении

  • Высокая скорость

  • Cерьезные априорные предположения о структуре BRDF

  • Только бесконечно-удаленные источники света

  • Нет переотражений (локальная модель)



2004г.

  • 2004г.

  • На входе табличная BRDF

    • Трехмерная (изотропный материал)
  • Построение модели полусферы с бликами

    • Расчет плотности сетки в местах бликов
  • Расчет цвета в вершинах сетки

  • Рисование OpenGL, сохранение как текстуры

  • Рисование модели с полученной сферической текстурой







Поддержка произвольных изотропных BRDF

  • Поддержка произвольных изотропных BRDF

    • Можно расширить и на анизотропные
  • Высокая скорость

    • Оптимизация точек расчета цвета
    • Использование аппаратной поддержки
  • Только бесконечно-удаленные источники света

  • Нет переотражений (локальная модель)



2002г

  • 2002г

  • Аналогично световым полям, но параметризация использует заданную геометрическую модель

    • Значительное снижение требуемых объемов данных
    • Более качественная визуализация




Световые поля хранятся в виде текстур

  • Световые поля хранятся в виде текстур

  • Синтез сводится к поиску текстурных координат и смешиванию текстур



Поддержка произвольных BRDF и условия освещения

  • Поддержка произвольных BRDF и условия освещения

    • Но количество слагаемых ряда ограничено
  • Высокая скорость

  • Высокая степень сжатия

  • Нужна достаточно точная модель

  • Большое количество исходных фотографий

  • Фиксированные условия освещения



2001г

  • 2001г

  • Попытка создания гибкой системы, «покрывающей» почти весь спектр моделей

  • Основная идея: можно варьировать соотношение изображения<->геометрия

    • На одном конце: видозависимое текстурирование
    • На другом: световые поля
  • Чем больше изображений, тем менее точная геометрия нужна, и наоборот



Геометрический заместитель (прокси-объект) + набор зарегистрированных фотографий

  • Геометрический заместитель (прокси-объект) + набор зарегистрированных фотографий







Действительно универсальный алгоритм

  • Действительно универсальный алгоритм

  • Высокая скорость

  • Работает хуже специализированных

  • Основной упор на метод синтеза, а не на модель данных



Часть 2

  • Часть 2



Набор точек в пространстве

  • Набор точек в пространстве

  • Каждая точка обладает положением (x,y,z) и набором атрибутов

  • Не хранится информация о поверхности!



Быстрая визуализация очень сложных данных

  • Быстрая визуализация очень сложных данных

  • При визуализации в один пиксель экрана могут попадать десятки треугольников!

    • Нет смысла хранить информацию о связанности


В модели нет информации о «промежутках» между точками => необходима реконструкция

  • В модели нет информации о «промежутках» между точками => необходима реконструкция





2001г.

  • 2001г.

  • Система многомасштабного синтеза изображений точечных моделей

  • Упрощенный аналог нужно реализовать во втором задании практикума!





Основная идея: иерархия сфер может быть использована для

  • Основная идея: иерархия сфер может быть использована для

    • Иерархического удаления невидимых поверхностей и отсечения по видимой области
    • Управлению уровнем детализации
    • Сплаттинга


На входе – полигональная сетка

  • На входе – полигональная сетка



В каждом узле размещается сфера

  • В каждом узле размещается сфера

    • Касается соседних






Положение и радиус кодируются относительно родительского узла

  • Положение и радиус кодируются относительно родительского узла



Число «детей» (0, 2, 3, or 4) – 2 бита

  • Число «детей» (0, 2, 3, or 4) – 2 бита

  • Наличие «внуков» – 1 бит



Нормаль квантована по граням куба

  • Нормаль квантована по граням куба



Каждый узел содержит ширину конуса нормалей производных узлов

  • Каждый узел содержит ширину конуса нормалей производных узлов





Цвет квантуется до 5-6-5 (R-G-B)

  • Цвет квантуется до 5-6-5 (R-G-B)



Рекурсивный обход иерархии

  • Рекурсивный обход иерархии



Анализ скорости уже выведенных кадров

  • Анализ скорости уже выведенных кадров

    • Во время навигации: изменение глубины обхода дерева на основе времени вывода предыдущего кадра
    • При отпускании мыши: полная перерисовка дерева


Одинаковая структура в памяти и на диске (memory-mapped files)

  • Одинаковая структура в памяти и на диске (memory-mapped files)



Высокая скорость визуализации, работа с очень сложными моделями



Для сложных моделей:

  • Для сложных моделей:



Полигональные модели

  • Полигональные модели

    • Текстура используется как средство передачи освещения и параметров материала
      • Проективные текстуры
      • Световые поля как текстуры
  • Точечные модели

      • Подходят для сложных моделей
      • Проблема реконструкции поверхности при приближении