Řešení radiační soustavy rovnic

Podobné dokumenty
Řešení radiační soustavy rovnic

Monte Carlo metody Josef Pelikán CGG MFF UK Praha.

Radiometrie, radiační metody

MODELOVÁNÍ A SIMULACE

Numerická matematika A

Výpočet vržených stínů

Fyzikálně založené modely osvětlení

Výpočet průsečíků paprsku se scénou

Lokace odbavovacího centra nákladní pokladny pro víkendový provoz

Výpočet průsečíků paprsku se scénou

Připomenutí co je to soustava lineárních rovnic

Modelování elektrických sítí KEE/MS Přednáška na téma: Výpočty chodu sítě. Ing. Jan Veleba, Ph.D. doc. Ing. Karel Noháč, Ph.D.

Soustavy lineárních rovnic-numerické řešení. October 2, 2008

Co je obsahem numerických metod?

Soustavy lineárních rovnic-numerické řešení

Malířův algoritmus Josef Pelikán CGG MFF UK Praha. 1 / 15

Numerická matematika 1. t = D u. x 2 (1) tato rovnice určuje chování funkce u(t, x), která závisí na dvou proměnných. První

Watkinsův algoritmus řádkového rozkladu

Úloha II.P... Temelínská

6 LINEÁRNÍ REGRESNÍ MODELY

2.5. MATICOVÉ ŘEŠENÍ SOUSTAV LINEÁRNÍCH ROVNIC

Deformace rastrových obrázků

Numerická integrace konstitučních vztahů

ANALÝZA VZTAHU DVOU SPOJITÝCH VELIČIN

u (x i ) U i 1 2U i +U i+1 h 2. Na hranicích oblasti jsou uzlové hodnoty dány okrajovými podmínkami bud přímo

Rekurzivní sledování paprsku

Matematika IV, Numerické metody

VÝVOJ SOFTWARU NA PLÁNOVÁNÍ PŘESNOSTI PROSTOROVÝCH SÍTÍ PRECISPLANNER 3D. Martin Štroner 1

Umělé neuronové sítě a Support Vector Machines. Petr Schwraz

ALGORITMUS SILOVÉ METODY

Monochromatické zobrazování

SIMULACE. Numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic. Měřicí a řídicí technika magisterské studium FTOP - přednášky ZS 2009/10

Solventnost II. Standardní vzorec pro výpočet solventnostního kapitálového požadavku. Iva Justová

MODELOVÁNÍ SEISMICKÉHO ZDROJE JAKO REÁLNÁ TESTOVACÍ ÚLOHA PRO NELINEÁRNÍ INVERSNÍ ALGORITMUS

Iterační výpočty. Dokumentace k projektu pro předměty IZP a IUS. 22. listopadu projekt č. 2

Iterační metody řešení soustav lineárních rovnic. 27. prosince 2011

Sylabus 18. Stabilita svahu

REGRESNÍ ANALÝZA. 13. cvičení

Optimalizační přístup při plánování rekonstrukcí vodovodních řadů

Počítačová grafika III Odraz světla, BRDF. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Odraz a lom rovinné monochromatické vlny na rovinném rozhraní dvou izotropních prostředí

0 0 a 2,n. JACOBIOVA ITERAČNÍ METODA. Ax = b (D + L + U)x = b Dx = (L + U)x + b x = D 1 (L + U)x + D 1 b. (i) + T J

Literatura: Kapitola 5 ze skript Karel Rektorys: Matematika 43, ČVUT, Praha, Text přednášky na webové stránce přednášejícího.

Dopravní plánování a modelování (11 DOPM )

Metamorfóza obrázků Josef Pelikán CGG MFF UK Praha

Hierarchický model Josef Pelikán CGG MFF UK Praha. 1 / 16

Photon-Mapping Josef Pelikán CGG MFF UK Praha.

POROVNÁNÍ MEZI SKUPINAMI

Porovnání GUM a metody Monte Carlo

Vícekriteriální rozhodování. Typy kritérií

Fotorealistická syntéza obrazu

Zobrazování barev Josef Pelikán CGG MFF UK Praha.

Počítačová grafika III Odraz světla, BRDF. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Tepelná kapacita = T. Ē = 1 2 hν + hν. 1 = 1 e x. ln dx. Einsteinův výpočet (1907): Soustava N nezávislých oscilátorů se stejnou vlastní frekvencí má

USE OF FUGACITY FOR HEADSPACE METHODS VYUŽITÍ FUGACITNÍ TEORIE PRO METODY HEADSPACE

VYBOČUJÍCÍ HODNOTY VE VÍCEROZMĚRNÝCH DATECH

Libovolnou z probraných metod najděte s přesností na 3 desetinná místa kladný kořen rovnice. sin x + x 2 2 = 0.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Fotonové mapy. Jaroslav Křivánek, KSVI, MFF, UK

Kinetika spalovacích reakcí

Teorie efektivních trhů (E.Fama (1965))

VLIV VELIKOSTI OBCE NA TRŽNÍ CENY RODINNÝCH DOMŮ

8a.Objektové metody viditelnosti. Robertsův algoritmus

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2018/2019

Modelování rizikových stavů v rodinných domech

Lineární transformace

A u. jsou po řadě počáteční a koncové body úsečky; t je parametr:

Pružnost a plasticita II

Distribuované sledování paprsku

Ivana Linkeová SPECIÁLNÍ PŘÍPADY NURBS REPREZENTACE. 2 NURBS reprezentace křivek

Alltran. 1. Úvod. 2. Definice problému. Dokumentace knihovny Alltran v 1.01

9. cvičení 4ST201. Obsah: Jednoduchá lineární regrese Vícenásobná lineární regrese Korelační analýza. Jednoduchá lineární regrese

Metody vícekriteriálního hodnocení variant a jejich využití při výběru produktu finanční instituce

ÚVOD DO KVANTOVÉ CHEMIE

Obsah. Příloha (celkový počet stran přílohy 13) Závěrečná zpráva o výsledcích experimentu shodnosti ZČB 2013/2

Princip řešení soustavy rovnic

XXX. ASR '2005 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 29,

Barevné systémy Josef Pelikán CGG MFF UK Praha

DOBA DOZVUKU V MÍSTNOSTI

Zobrazování vektorových polí

Přednášky část 4 Analýza provozních zatížení a hypotézy kumulace poškození, příklady. Milan Růžička

Aplikovaná numerická matematika - ANM

Počítačová grafika Radiozita

TRANSPORT VLHKOSTI VE VZORCÍCH IZOLAČNÍCH MATERIÁLŮ

Barevné vidění Josef Pelikán CGG MFF UK Praha

Zpracování fyzikálních měření. Studijní text pro fyzikální praktikum

Numerická matematika Písemky

Sdílení tepla. Úvod - Přehled. Sdílení tepla mezi termodynamickou soustavou a okolím je podmíněno rozdílností teplot soustavy T.

Příčný profil s idealizovanou geometrií pro výpočet metodami LDM a AEM. Převedení kynety na rovnoplochý lichoběžník.

Jednosložkové soustavy

Korelační energie. Celkovou elektronovou energii molekuly lze experimentálně určit ze vztahu. E vib. = E at. = 39,856, E d




Aplikace simulačních metod ve spolehlivosti

Využití logistické regrese pro hodnocení omaku

České vysoké učení technické v Praze Fakulta biomedicínského inženýrství

MOŽNOSTI MODELOVÁNÍ A ŘEŠENÍ STŘETU PŘI OBJASŇOVÁNÍ FINGOVANÝCH DOPRAVNÍCH NEHOD

Základy počítačové grafiky

CHYBY MĚŘENÍ. uvádíme ve tvaru x = x ± δ.

Transkript:

Řešení radační soustavy rovnc 1996-2016 Josef Pelkán CGG MFF UK Praha pepca@cgg.mff.cun.cz http://cgg.mff.cun.cz/~pepca/ RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 1 / 23

Soustava lneárních rovnc N j j j1 B B F E 1.. N 1 1F 11, 1F 1, 2.. 1F 1, 2F2, 1 1 2F2, 2.. 2F2,........ F 1 F 2.. 1 F N N B1 E B2 E.... B E N N, N N, N N, N N N vektor neznámých [B ] 1 2 RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 2 / 23

Velčny B.. neznámé radosty jednotlvých plošek př barevném výpočtu je třeba spočítat radosty pro všechny požadované vlnové délky (barevné složky - např. R,G,B) E.. vlastní (emtované) radosty (R,G,B).. faktory odrazvost materálu (R,G,B) F j.. konfgurační faktory závslé pouze na geometr scény RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 3 / 23

Vlastnost matce soustavy M matce M je poměrně řídká pro složtější scény M je dagonálně domnantní a dobře podmíněná lze j úspěšně řešt teračním metodam (Jacob, Gauss- Sedel) N Fj 1 j1 j F RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 4 / 23

Gauss-Sedelova metoda Matcový tvar soustavy: První odhad: Krok: Výpočet v prax: M B E M M j j B B ( 0 ) E RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 5 / 23 N, 1 1 N ( k1) E M M M B M j ( k ) j j M B ( k) 1 j j1 j1 N j j j1 B E B F 1.. N

Fyzkální nterpretace (sbírání) B j B j j j B E B F RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 6 / 23

Rezduum Rezduum (odhad chyby) k-té terace: ( k) ( k) r E M B V jednom kroku výpočtu se aktualzuje jedna složka vektoru řešení B : B ( k1) ( k) B r ( k) M (Jacobho metoda.. rezdua se opravují po dokončení terace, Gauss-Sedel.. oprava po každém kroku) RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 7 / 23

Southwellova terační metoda Jacobho Gauss-Sedelova metoda v každém kroku výpočtu vynulují jednu složku rezdua (na úkor ostatních!) složky se aktualzují v pořadí 1, 2,... N Southwellova metoda vybírá k aktualzac vždy složku s největší absolutní hodnotou rezdua složky s velkou chybou se opravují častěj rychlejší konvergence vektoru řešení RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 8 / 23

Southwellova terační metoda výběr složky s maxmálním rezduem: r = max j { r j } aktualzace -té složky řešení B aktualzace vektoru rezduí r kroky až se opakují, dokud soustava nesplňuje konvergenční krterum RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 9 / 23

Inkrementální výpočet rezdua Aktualzace vektoru řešení v jednom kroku výpočtu: ( p1) ( p) ( p) B B B Oprava rezdua: ( p1) ( p) ( p) ( p) ( p) r E M B B r M B Protože se změnla pouze -tá složka vektoru řešení: ( p1) ( p) ( p) r r M r j j j j M 1.. N RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 10 / 23

Southwellův algortmus double B[N], E[N], r[n], M[N][N]; // ncalzace řešení a rezdua for ( nt =0; <N; ++ ) { B[] := 0.0; r[] := E[]; } whle ( nezkonvergovalo ) { // jeden krok výpočtu: výběr tak, aby fabs(r[])== max(fabs(r[])) double delta = r[]/m[][]; B[] += delta; for ( nt j=0; j<n; j++ ) r[j] -= M[j][]*delta; } RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 11 / 23

Fyzkální nterpretace (střílení) B.. radosta -té plošky (přímá nepřímá) jeden krok výpočtu.. rozdělení (výstřel) radosty z -té plošky do okolí r.. dosud nevystřelená radosta -té plošky konvergence metody.. celková nevystřelená energe ve scéně se zmenšuje RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 12 / 23

Fyzkální nterpretace (střílení) ( p1) ( p) ( p) j j B B r F j j B j B RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 13 / 23

Celková nevystřelená energe Podle recpročního pravdla pro konfgurační faktory: ( p1) ( p) ( p) ( p) ( p) j j j j j j j j r r F r r F A A r Dstrbuce energe v jednom kroku výpočtu: r ( p1) A 0 <1 ( p1) ( p) ( p) j j j j j j r A r A F r A j 1.. N RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 14 / 23

Progresvní radační metoda M. Cohen at al., SIGGRAPH 88 nteraktvní výpočet osvětlení po každém kroku se nakreslí průběžný výsledek snaha dobře odhadnout řešení jž v několka prvních krocích modfkace Southwellovy metody výběr plošky s největší dosud nevystřelenou energí použtí okolní složky osvětlení RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 15 / 23

Progresvní radační metoda double B[N], E[N], db[n], F[N][N], A[N], ro[n]; for ( nt =0; <N; ++ ) { // ncalzace B, db B[] := E[]; db[] := E[]; } whle ( nezkonvergovalo ) { // jeden krok výpočtu výběr tak, aby db[]*a[]== max(db[]*a[]) for ( nt j=0; j<n; j++ ) { double drad = db[]*ro[j]*f[j][]; B[j] += drad; db[j] += drad; } db[] = 0.0; zobrazení mezvýsledku pomocí radost B[] } RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 16 / 23

Okolní složka ( ambent term ) vylepšení vzhledu průběžně kreslených mezvýsledků aproxmace dosud nespočítaných odrazů světla Celková dosud nevystřelená radosta: B r A A RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 17 / 23

Okolní složka Průměrný koefcent odrazu: A A Odhad zbytkové (okolní) radosty: Bamb B 1... 2 B 1 Pro zobrazení se radosta každé plošky upraví: dsp B B B amb RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 18 / 23

Hyper-relaxace urychlení konvergence terační metody (Jacob, Gauss-Sedel, progresvní radační metoda) př aktualzac rozdělím/seberu o trochu větší množství energe předpovídám budoucí vývoj konvergence pozor na přílš velký koefcent hyper-relaxace (metoda pak už nemusí konvergovat)! je nutné počítat se záporným rezduem! RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 19 / 23

Hyper-relaxace Krok výpočtu s hyper-relaxací: B ( k1) ( k) B Hyper-relaxační koefcent: r ( k) M 1 napø. 1. 2 ( např. 1.2 ) Příslušná složka rezdua se jž nenuluje, ale bude mít hodnotu: r ( k1) ( k) 1 r RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 20 / 23

Přestřelování ( overshootng ) M. Feda, W. Purgathofer, 1992 př hyper-relaxac beru v úvahu množství dosud nevystřelené energe v prvních fázích výpočtu přestřeluj více, pozděj jž méně jstější konvergence RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 21 / 23

Lteratura M. Cohen, J. Wallace: Radosty and Realstc Image Synthess, Academc Press, 1993, 109-130 (chyby!) M. Cohen, S. E. Chen, J. R. Wallace, D. P. Greenberg: A progressve refnement approach to fast radosty mage generaton, SIGGRAPH 88, 75-84 RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 22 / 23

Konec Další nformace: A. Glassner: Prncples of Dgtal Image Synthess, Morgan Kaufmann, 1995, 900-916 J. Foley, A. van Dam, S. Fener, J. Hughes: Computer Graphcs, Prncples and Practce, 800-803 M. Feda, W. Purgathofer: Acceleratng radosty by overshootng, The Thrd EG Workshop on Renderng, Brstol, 1992, 21-32 RadSoluton 2016 Josef Pelkán, http://cgg.ms.mff.cun.cz/~pepca 23 / 23