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Light-Injection und Global Illumination mittels GPU und der Linespace Datenstruktur

  • In dieser Arbeit werden zwei Verfahren zur Berechnung der globalen Beleuchtung vorgestellt. Das Erste ist eine Erweiterung von Reflective Shadow-Maps um einen Schattentest, womit Verdeckungsbehandlung erreicht wird. Das zweite Verfahren ist ein neuer, auf Light-Injection basierender, bidirektionaler Ansatz. Dabei werden Strahlen aus Sicht der Lichtquelle verfolgt und in der Linespace Datenstruktur in Schächten gespeichert, die eine Diskretisierung der Raumrichtungen darstellen. Die Linespaces sind dabei in ein Uniform Grid eingebettet. Beim Auslesen der vorberechneten indirekten Beleuchtung sind im Idealfall keine Traversierung der Datenstruktur und keine weitere Strahlverfolgung mehr notwendig. Damit wird eine Varianzreduzierung und eine schnellere Berechnung im Vergleich zu Pathtracing erzielt, wobei sich insbesondere Vorteile in stark indirekt beleuchteten Bereichen und bei Glas ergeben. Die Berechnung der globalen Beleuchtung ist allerdings approximativ und führt zu sichtbaren Artefakten.
  • This thesis presents two methods for the computation of global illumination. The first is an extension of Reflective Shadow Maps with an additional shadow test in order to handle occlusion. The second method is a novel, bidirectional Light-Injection approach. Rays originating from the light source are traced through the scene and stored inside the shafts of the Linespace datastructure. These shafts are a discretization of the possible spatial directions. The Linespaces are embedded in a Uniform Grid. When retrieving this pre-calculated lightning information no traversal of datastructures and no additional indirection is necessary in the best-case scenario. This reduces computation time and variance compared to Pathtracing. Areas that are mostly lit indirectly and glas profit the most from this. However, the result is only approximative in nature and produces visible artifacts.

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Metadaten
Author:Alexander Maximilian Nilles
URN:urn:nbn:de:kola-15271
Referee:Stefan Müller, Kevin Keul
Advisor:Stefan Müller
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Date of completion:2017/11/15
Date of publication:2017/11/22
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Date of final exam:2017/05/16
Release Date:2017/11/22
Tag:Global Illumination; Light Injection; Line Space; Path Tracing
GND Keyword:Datenstruktur; Global Illumination; Realistische Computergrafik
Number of pages:iii, 53
Institutes:Fachbereich 4 / Institut für Computervisualistik
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 006 Spezielle Computerverfahren
BKL-Classification:54 Informatik / 54.73 Computergraphik
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG