Dinamik sahneler için gerçek zamanlı global ışıklandırma algoritmalarına ilişkin yeni yaklaşımlar

Abstract

Bu tez çalışmasında dinamik sahneler için gerçek zamanlı global ışıklandırma algoritmalarına ilişkin yeni yaklaşımlar öne sürülmüştür. Literatürde öne sürülen konu ile ilgili çalışmalar incelenmiş ve birbirlerini tamamlayan üç yeni yöntem geliştirilmiştir. Öne sürülen ilk yöntem, çevresel ışıkların önemine göre örneklenmesi üzerinedir. Küresel koordinatlarda iki boyutlu olarak ifade edilen çevresel ışık görüntüsü, Kd-ağacı yapısı kullanılarak bloklara bölünmektedir. Bu blokların önemine göre örneklenmesi, olasılıklarının basit bir model ile ifade edilmesi ile sağlanmıştır. Geliştirilen ikinci yöntem sahnedeki görünürlük testlerinin gerçek zamanlı olarak yapılabilmesini hedeflemiştir. Bu amaçla sahnedeki nesneler dışbükey parçalara bölünüp, uzaysal bir veri yapısında saklanmaktadır. Bu veri yapısı gezilerek test edilmesi gereken dışbükey parçalar tespit edilmektedir. Her parça, öne sürülen gerçek zamanlı dışbükey - ışın kesişim testi ile test edilebilmektedir. Öne sürülen son yöntem gerçek zamanlı olarak görüntü oluşturma denklemini hesaplamayı hedeflemiştir. Bu amaçla çift yönlü yansıma dağılım denklemi, küresel normal dağılım karışımları ile modellenmiştir ve görüntü oluşturma denklemi basitleştirilmiştir.

In this thesis new approaches to real-time global illumination algorithms for dynamic scenes are proposed. Methods on this topic proposed in the literature are investigated and three new methods that complement each other are proposed. The first proposed method is based on importance sampling of environment maps. Environment map images, parametrized in spherical coordinates as a two-dimensional piecewise function is divided into blocks using a kd-tree structure. By representing the probabilities of these block with a simple model, importance sampling of environment maps can be achieved.The second method aims to handle visibility tests in real time. For this purpose, objects in the scene are decomposed into convex parts which are then stored in a spatial data structure. Convex parts that needs to be tested can be determined by traversing this data structure. Finally, each convex part can be tested with the proposed real-time convex - ray intersection test.The last method aims to approximate rendering equation in real time. For this purpose, Bidirectional reflectance distribution function (BRDF) is modeled by a mixture of spherical normal distributions which simplifies the rendering equation.