De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Multispectrale Rendering Peter Vangorp Koen Yskout Promotor: Prof. Dr. ir. Ph. Dutré Begeleider: K. vom Berge.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Multispectrale Rendering Peter Vangorp Koen Yskout Promotor: Prof. Dr. ir. Ph. Dutré Begeleider: K. vom Berge."— Transcript van de presentatie:

1 Multispectrale Rendering Peter Vangorp Koen Yskout Promotor: Prof. Dr. ir. Ph. Dutré Begeleider: K. vom Berge

2 Peter Vangorp - Koen Yskout2 Overzicht 1. Inleiding 2. Kleur 3. Spectrale representaties 4. Spectrale effecten 5. Besluit

3 Peter Vangorp - Koen Yskout3 Overzicht 1. Inleiding •Situering •Raytracing & photon map •Implementatie 2. Kleur 3. Spectrale representaties 4. Spectrale effecten 5. Besluit

4 Peter Vangorp - Koen Yskout4 Situering Foto-realistische beeldgeneratie ahv raytracing Traditioneel: kleur = RGB Onze thesis kleur = spectrum •nauwkeuriger •essentieel voor sommige effecten Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

5 Peter Vangorp - Koen Yskout5 Raytracing & photon map Raytracing: •Virtuele camera •Schiet straal door elke pixel •Zoek dichtste intersectie en bepaal kleur Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

6 Peter Vangorp - Koen Yskout6 Raytracing & photon map Raytracing Eenvoudige reflecties en refracties Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

7 Peter Vangorp - Koen Yskout7 Raytracing & photon map Raytracing Problemen: caustics Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

8 Peter Vangorp - Koen Yskout8 Raytracing & photon map Photon mapping 2 fasen: 1.Schiet ‘photons’ en bewaar ze in de photon map 2.Render zoals in klassieke raytracing, maar gebruik photon-informatie Caustics zijn nu eenvoudig (geclusterd in de photon map) Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

9 Peter Vangorp - Koen Yskout9 Implementatie Basis: pbrt bij “Physically Based Rendering” Matt Phar & Greg Humphreys Uitgebreid met eigen spectraal framework en nieuwe materialen C++ Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

10 Peter Vangorp - Koen Yskout10 Overzicht 1. Inleiding 2. Kleur •Spectra •XYZ en RGB •RGB naar spectrum 3. Spectrale representaties 4. Spectrale effecten 5. Besluit

11 Peter Vangorp - Koen Yskout11 Spectra Licht = superpositie van golven Golf heeft bepaalde golflengte Golflengte nm: kleur 400 nm700 nm550 nm Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

12 Peter Vangorp - Koen Yskout12 Spectra Spectrum van licht: SPD (spectral power distribution) = verdeling van vermogen volgens golflengte 400 nm700 nm550 nm SPD (Watt) Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

13 Peter Vangorp - Koen Yskout13 Spectra Waargenomen spectrum van een object = SPD lichtbron × Reflectantie materiaal × = SPDreflectantie waargenomen spectrum Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

14 Peter Vangorp - Koen Yskout14 XYZ en RGB Metameren: Verschillend spectrum, zelfde kleursensatie Metameren zijn invariant voor lineaire operaties (optellen, vermenigvuldigen met constante,...) 3 waarden volstaan om alle kleursensaties te beschrijven = tristimuluswaarden Metamere spectra hebben dezelfde tristimuluswaarden Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

15 Peter Vangorp - Koen Yskout15 XYZ en RGB Color matching functies: gewichten voor testlichten zodat ze metameer zijn voor een monochromatisch licht Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit (http://www.research.ibm.com/image_apps/colorsci.html)

16 Peter Vangorp - Koen Yskout16 XYZ en RGB Beschrijving met tristimuluswaarden: XYZ : color matching functies •OK om alle kleursensaties te beschrijven •beeldschermonafhankelijk Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

17 Peter Vangorp - Koen Yskout17 XYZ en RGB Beschrijving met tristimuluswaarden: RGB voor sRGB •Ook OK om alle kleursensaties te beschrijven (met negatieve waarden) •Meestal 0 ≤ r,g,b ≤ 1 (floating point) of 0 ≤ r,g,b ≤ 255 (integer)  slechts deel kan beschreven worden •Maar: beeldscherm-afhankelijk (fosfors) Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

18 Peter Vangorp - Koen Yskout18 XYZ en RGB XYZ en RGB zijn niet voldoende om alle spectra te beschrijven! × = × = metameer (0.1, 0.1, 1)(0.1, 1, 0.1) niet metameer! (0.01, 0.1, 0.1) ? ? Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

19 Peter Vangorp - Koen Yskout19 XYZ en RGB Bewijs dat RGB niet voldoende is: RGB: R ×G = 0 (R+B)×G = 0 (R+G)×G = G Spectra: van RGB afgeleid roodpaarsgeel(groen licht) Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

20 Peter Vangorp - Koen Yskout20 XYZ en RGB Nauwkeurige beschrijvingen van licht, materialen,...  Gebruik spectra ipv XYZ/RGB  XYZ/RGB enkel voor uiteindelijke visualisatie Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

21 Peter Vangorp - Koen Yskout21 RGB naar spectrum Methode van Smits: •7 Basisspectra voor W, C M Y, R G B •Spectra gekozen zodat ze zacht verlopen •Lineaire combinatie van 3 van deze spectra An RGB to Spectrum Conversion for Reflectances, B. Smits, 2000 Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

22 Peter Vangorp - Koen Yskout22 RGB naar spectrum Methode van Smits (cyaan, magenta, geel) Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

23 Peter Vangorp - Koen Yskout23 RGB naar spectrum 7 spectra ipv 3 (R, G, B) ? wit spectrum is beter dan som van R, G, B magenta is beter dan R+B... Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

24 Peter Vangorp - Koen Yskout * = RGB naar spectrum Voorbeeld (1.0, 0.6, 0.2) * Wit (0.8, 0.4, 0.0) * Geel (0.4, 0.0, 0.0) * Rood 0.2 * = 0.4 * = + Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

25 Peter Vangorp - Koen Yskout25 RGB naar spectrum Methode van Sun: •Spectrum = som van 3 Gauss-curves •Breedte Gauss-curve ~ saturatie kleur Deriving spectra from colors and rendering light interference, Y. Sun, 1999 Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

26 Peter Vangorp - Koen Yskout26 Overzicht 1. Inleiding 2. Kleur 3. Spectrale representaties •Bemonsterd •Getabuleerd •Fourier •Composiet •Conversies en bewerkingen 4. Spectrale effecten 5. Besluit

27 Peter Vangorp - Koen Yskout27 Bemonsterd Verdeel spectrum in gelijke intervallen Waarden op gelijke afstand Interpolatie Nauwkeurig Veel data + − Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

28 Peter Vangorp - Koen Yskout28 Koppels (golflengte, waarde) Interpolatie Nauwkeurig Mogelijk meer monsters waar nodig Nog meer data Getabuleerd + − Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

29 Peter Vangorp - Koen Yskout29 Fourier Fourier-coëfficiënten Eenvoudig zacht verlopende spectra Weinig (~9) coëfficiënten geeft nog redelijk resultaat Dure evaluatie en bewerkingen  Omzetting naar bemonsterd + − Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

30 Peter Vangorp - Koen Yskout30 Fourier OK voor zachtverlopende spectra wat met steile flanken? Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit Fourier

31 Peter Vangorp - Koen Yskout31 Composiet Zacht verlopend spectrum + pieken (golflengte, gewicht) Beter dan andere manieren voor spectra met pieken (bv. TL-verlichting) Keuze van voorstelling voor het zacht verlopende gedeelte is vrij + Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

32 Peter Vangorp - Koen Yskout32 Conversies en bewerkingen Conversies tussen alle types bemonsterd, getabuleerd, fourier, composiet en ook RGB, XYZ expliciet maximale vrijheid bvb. naar bemonsterd met 30 waarden in nm impliciet vast evenwicht tussen nauwkeurigheid en efficiëntie bvb. naar bemonsterd met 20 waarden op nm enkel conversie naar een “hoger” type op basis van “hoeveelheid informatie” of voorkeur Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

33 Peter Vangorp - Koen Yskout33 Conversies en bewerkingen Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit Bewerkingen problemen t.o.v. typische RGB Color-klasse: waarde opvragen onafh. van representatie per golflengte eventueel impliciete conversie waarde van RGB op golflengte 510nm? bewerkingen voor ieder type vermenigvuldiging van Fourier-spectra? conversieregels RGB x Fourier = ?

34 Peter Vangorp - Koen Yskout34 Overzicht 1. Inleiding 2. Kleur 3. Spectrale representaties 4. Spectrale effecten •Interferentie in dunne film •Diffractie •Dispersie •Absorptie in volumes •Bemonsterde BRDF 5. Besluit

35 Peter Vangorp - Koen Yskout35 Interferentie Snelcursus optica Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

36 Peter Vangorp - Koen Yskout36 Zeepbel Fresnel aan twee oppervlakken één interne reflectie is voldoende Interferentie in dunne film Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit Interference colours of soap bubbles, D. Jaszkowski en J. Rzeszut, 2003

37 Peter Vangorp - Koen Yskout37 Benadering: slechts 1 inkomende straal Interferentie in dunne film Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

38 Peter Vangorp - Koen Yskout38 Interferentie in dunne film Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit Zeepbel dikte exponentieel met hoogte

39 Peter Vangorp - Koen Yskout39 Interferentie in dunne film Resultaten Bron: Jan-Willem Bijl, gallery/showphoto.php?photo=5545 (met toestemming) Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

40 Peter Vangorp - Koen Yskout40 Interferentie in dunne film Resultaten groter dikteverschil Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit 0.20 µm – 1.50 µm0.53 µm – 0.73 µm

41 Peter Vangorp - Koen Yskout41 Overzicht 1. Inleiding 2. Kleur 3. Spectrale representaties 4. Spectrale effecten •Interferentie in dunne film •Diffractie •Dispersie •Absorptie in volumes •Bemonsterde BRDF 5. Besluit

42 Peter Vangorp - Koen Yskout42 Diffractie Doel Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit hoofdstrip: radiaal kleurverloop nevenstrip: transversaal kleurverloop A Spectrum-Based Framework for Realistic Image Synthesis, Y. Sun, 2000

43 Peter Vangorp - Koen Yskout43 Diffractie Snelcursus optica Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

44 Peter Vangorp - Koen Yskout44 Diffractie Compact disc microstructuur Bron: Ch. Noldeke, “Compact Disc Diffraction”, The Physics Teacher, 1990; geciteerd in Y. Sun, “A Spectrum-Based Framework for Realistic Image Synthesis”, 2000 Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

45 Peter Vangorp - Koen Yskout45 Diffractie Compact disc vereenvoudigd model Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

46 Peter Vangorp - Koen Yskout46 Diffractie Benadering: slechts 1 inkomende en uitgaande straal Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

47 Peter Vangorp - Koen Yskout47 Diffractie BRDF diffractieve component tussen verschillende sporen hoofdstrip tussen putjes binnen een spoor nevenstrips anisotroop speculair om de secundaire nevenstrips af te zwakken niet-diffractieve component isotroop diffuus en speculair Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

48 Peter Vangorp - Koen Yskout48 Diffractie Resultaten Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

49 Peter Vangorp - Koen Yskout49 Diffractie Resultaten Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

50 Peter Vangorp - Koen Yskout50 Diffractie Resultaten Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit CDDVD

51 Peter Vangorp - Koen Yskout51 Diffractie Beperkingen dit kunnen we NIET renderen maar dit zie je toch niet in het dagelijks leven Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

52 Peter Vangorp - Koen Yskout52 Overzicht 1. Inleiding 2. Kleur 3. Spectrale representaties 4. Spectrale effecten •Interferentie in dunne film •Diffractie •Dispersie •Absorptie in volumes •Bemonsterde BRDF 5. Besluit

53 Peter Vangorp - Koen Yskout53 Dispersie Brekingsindex afhankelijk van golflengte Benadering: Sellmeier (met B 1,2,3 en C 1,2,3 experimentele waarden) Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit diamant glas

54 Peter Vangorp - Koen Yskout54  Gewone raytracing Dispersie Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

55 Peter Vangorp - Koen Yskout55 ~ caustics  Photon mapping Dispersie Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

56 Peter Vangorp - Koen Yskout56 Dispersie Renderen van dispersie: •Overal monochromatische stralen •Splitsen in monochromatische stralen vanaf dispersief oppervlak -Vast aantal monsters -Aantal monsters = f(hoek blauwe en rode straal) -Equidistant vs random TRAAG! Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

57 Peter Vangorp - Koen Yskout57 Dispersie Resultaten Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

58 Peter Vangorp - Koen Yskout58 Dispersie Resultaten Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

59 Peter Vangorp - Koen Yskout59 Dispersie Resultaten Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

60 Peter Vangorp - Koen Yskout60 Overzicht 1. Inleiding 2. Kleur 3. Spectrale representaties 4. Spectrale effecten •Interferentie in dunne film •Diffractie •Dispersie •Absorptie in volumes •Bemonsterde BRDF 5. Besluit

61 Peter Vangorp - Koen Yskout61 Absorptie in volumes (nog) geen overtuigend resultaat geen duidelijk voordeel in spectrale absorptie Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

62 Peter Vangorp - Koen Yskout62 Bemonsterde BRDF Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit Spectraal opgemeten BRDFs van Cornell University 8 x 180 x 31 Interpoleren tussen dichtste buren Model gebaseerd op het model van Cornell University

63 Peter Vangorp - Koen Yskout63 Bemonsterde BRDF Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit Beperking: smalle pieken speculaire reflectie niet opgemeten gesimuleerde meting van cd (diffractie)

64 Peter Vangorp - Koen Yskout64 Besluit Spectra zijn absoluut nodig RGB is soms hopeloos ontoereikend Spectra zijn niet veel trager dan RGB intersecties blijven het traagste punt Golflengte als extra dimensie in de Monte Carlo integratie van de rendering vergelijking is wel te traag dispersie kan alleen op deze trage manier Inleiding Kleur Spectrale representaties Spectrale effecten Besluit

65


Download ppt "Multispectrale Rendering Peter Vangorp Koen Yskout Promotor: Prof. Dr. ir. Ph. Dutré Begeleider: K. vom Berge."

Verwante presentaties


Ads door Google