Le transport de la lumière permet de simuler physiquement le movement de photons dans
un environnement virtuel. En rendu d’images, la lumière se propage une dernière fois vers
un capteur virtuel la transformant en une image, affichée pour un observateur. Durant
ce voyage la lumière peut être analysée fréquentiellement pour comprendre ses variations
spatiales et angulaires afin d’accélerer le rendu. La génération d’images réalistes a subit de
grandes avancées au cours des dernières années, réduisant l’écart entre simulation et réalité.
Cependant les contraintes en terme de performance et de mémoire empêchent toujours aux
applications interactives et en temps-réel de bénéficier des effets de rendu les plus complexes.
Pour cela, les moteurs de rendu professionels modernes dépendent toujours de méthodes de
pré-calculation de données et de procédures asynchrones de traitement.
Cette thèse par article présente deux projets traitant du transport de la lumière à travers
une perspective fréquentielle dans le contexte d’applications interactives et en temps-réel.
Nous proposons premièrement une méthode pour réutiliser efficacement le calcul préalable de
chemins de lumière par méthode Monte Carlo pour des séquences animées. Nous prenons
avantage de l’analyse fréquentielle du transport de la lumière réalisée dans des travaux
antérieurs, étendue ici à l’échantillonement et reconstruction spatial, angulaire et temporel.
Notre seconde méthode pré-calcule le transport de la lumière à travers les volumes participatifs
jusqu’aux surfaces, que nous encodons comme réponse impulsive. Cet opérateur compacte et
efficace nous permet d’accélerer le transport à travers des volumes jusqu’aux surfaces dans le
contexte de diffusion multiple dans des conditions arbitraires de média participatifs. / Light transport is the method of physically simulating the movement of photons in an
environment. Applied to rendering, light travels one last time to a virtual sensor that
captures it as an image displayed to an observer. As it travels, light is analysable frequentially
to understand how it varies spatially and angularly to accelerate rendering. Recent advances in
physically-based realistic rendering have been closing the gap between reality and simulation
but the memory and performance costs still preclude the inclusion of the more computationally
expensive effects in interactive and real-time applications. Because of this, modern production
renderers rely on the ahead-of-time precomputation of data for efficient reuse in the form of
offline computational processes and asynchronously distributed procedures.
This thesis by publication investigates with two papers the simulation of light transport
from a frequency-based perspective for interactive and precomputed real-time applications.
We first propose a method for efficiently reusing light path computations over time in
interactive Monte Carlo path-traced animation sequences. We leverage to this end the
frequency analysis of light transport introduced in previous works, extended to spatial,
angular and temporal sampling and reconstruction. Our second method investigates the
precomputation of participating volume-to-surface light transport as impulse responses, a
compact and efficient frequency-based transport operator. In turn, these operators accelerate
by orders of magnitude the computation of multi-scattered volume-to-surface transport in
arbitrary, potentially heterogeneous media conditions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/26273 |
| Date | 04 1900 |
| Creators | Dubouchet, Renaud Adrien |
| Contributors | Nowrouzezahrai, Derek |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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