Počítačová grafika III Multiple Importance Sampling. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Podobné dokumenty
Počítačová grafika III Multiple Importance Sampling. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Počítačová grafika III Monte Carlo rendering 2. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Počítačová grafika III Path tracing II. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Počítačová grafika III Důležitost, BPT. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Monte Carlo rendering

Počítačová grafika III Photon mapping. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Počítačová grafika III Bidirectional path tracing. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Počítačová grafika III Monte Carlo integrování II. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Počítačová grafika III Monte Carlo integrování II. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Fotonové mapy. Leonid Buneev

Distribuované sledování paprsku

Počítačová grafika III Photon mapping. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Počítačová grafika III Všehochuť. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Počítačová grafika III (NPGR010) Přednáška: Path tracing II

Photon-Mapping Josef Pelikán CGG MFF UK Praha.

Zobrazování a osvětlování

A4M39RSO. Sledování cest (Path tracing) Vlastimil Havran ČVUT v Praze CTU Prague Verze 2014

Odraz světla, BRDF. Petr Kadleček

Rekurzivní sledování paprsku

X39RSO/A4M39RSO Vychýlené (biased) metody globálního osvětlení. Vlastimil Havran ČVUT v Praze CTU Prague Verze 2011

Počítačová grafika III Úvod

Fotonové mapy. Martin Bulant 21. března Fotonové mapy jsou podobné obousměrnému sledování cest, ale odlišují se tím,

Stavový model a Kalmanův filtr

Určujeme neznámé hodnoty parametru základního souboru. Pomocí výběrové charakteristiky vypočtené z náhodného výběru.

Radiometrie, radiační metody

Realistický rendering

Počítačová grafika III Úvod

Počítačová grafika III Globální osvětlení ve filmové produkci. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Počítačová grafika III Světlo, Radiometrie. Jaroslav Křivánek, MFF UK


Global illumination with many-light methods. Martin Kahoun (2011)

Řešení. Označme po řadě F (z) Odtud plyne, že

X39RSO/A4M39RSO. Integrace a syntéza obrazu pomocí metody Monte Carlo. Vlastimil Havran, ČVUT v Praze

DIPLOMOVÁ PRÁCE. BRDF dílna

Monte Carlo metody Josef Pelikán CGG MFF UK Praha.

metodou Monte Carlo J. Matěna, Gymnázium Českolipská, Praha

Počítačová grafika III Radiometrie. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Pravděpodobnost, náhoda, kostky

Moderní fotorealistický rendering

Příklady ke čtvrtému testu - Pravděpodobnost

ADA Semestrální práce. Harmonické modelování signálů

Kombinatorická minimalizace

Počítačová grafika III Radiometrie. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Náhodné signály. Honza Černocký, ÚPGM

STANOVENÍ SPOLEHLIVOSTI GEOTECHNICKÝCH KONSTRUKCÍ. J. Pruška, T. Parák

Principy fotorealistického zobrazování

STŘEDOŠKOLSKÁ ODBORNÁ ČINNOST




Fyzikálně založené modely osvětlení

Pravděpodobnost, náhoda, kostky

UNIVERZITA OBRANY Fakulta ekonomiky a managementu. Aplikace STAT1. Výsledek řešení projektu PRO HORR2011 a PRO GRAM

Fyzikální korespondenční seminář MFF UK

Anti-aliasing a vzorkovací metody

Úvod do zpracování signálů

Stanovení akustického výkonu Nejistoty měření. Ing. Miroslav Kučera, Ph.D.

Pokročilé osvětlovací techniky Josef Pelikán, MFF UK Praha

Vzorová písemka č. 1 (rok 2015/2016) - řešení

Vícerozměrná rozdělení

Fotorealistická syntéza obrazu Josef Pelikán, MFF UK Praha

Počítačová grafika III Světlo, Radiometrie. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Matematické modelování Náhled do ekonometrie. Lukáš Frýd

Vytyčení polohy bodu polární metodou

Simulace. Simulace dat. Parametry

TEMATICKÝ PLÁN VÝUKY

Odhady Parametrů Lineární Regrese

Odhad stavu matematického modelu křižovatek

Cíle lokalizace. Zjištění: 1. polohy a postavení robota (robot pose) 2. vzhledem k mapě 3. v daném prostředí

Inferenční statistika - úvod. z-skóry normální rozdělení pravděpodobnost rozdělení výběrových průměrů

Fyzikální korespondenční seminář UK MFF 22. II. S

ODBĚR, PŘÍPRAVA, PŘEPRAVA A UCHOVÁVÁNÍ VZORKŮ

Testování hypotéz. 4. přednáška

Zápočtová písemka z Matematiky III (BA04) skupina A

Josef Pelikán, 1 / 51

Pro bodový odhad při základním krigování by soustava rovnic v maticovém tvaru vypadala následovně:

ANALÝZA DAT V R 9. VÝPOČET VELIKOSTI SOUBORU. Mgr. Markéta Pavlíková Katedra pravděpodobnosti a matematické statistiky MFF UK.

Počítačová grafika III Přibližný výpočet globálního osvětlení. Jaroslav Křivánek, MFF UK

Požadavky k písemné přijímací zkoušce z matematiky do navazujícího magisterského studia pro neučitelské obory

Z X H o d n o c e n í v l i v ů n a ž i v o t n í p r o s t ř e d í. Vybrané metody posuzování dopadu záměrů na životní

Fotorealistická syntéza obrazu

Testy dobré shody Máme dvě veličiny, u kterých bychom chtěli prokázat závislost, TESTY DOBRÉ SHODY (angl. goodness-of-fit tests)

Monte Carlo. Simulační metoda založená na užití stochastických procesů a generace náhodných čísel.

3.3. EXPONENCIÁLNÍ A LOGARITMICKÁ ROVNICE A NEROVNICE

Generování pseudonáhodných. Ing. Michal Dorda, Ph.D.

Robust ledna 5. února 2010, Králíky

Bayesovské metody. Mnohorozměrná analýza dat

KGG/STG Statistika pro geografy

Motivace příklad použití lokace radarového echa Význam korelace Popis náhodných signálů číselné charakteristiky

Základy biostatistiky II. Veřejné zdravotnictví 3.LF UK - II

Kompresní metody první generace

You created this PDF from an application that is not licensed to print to novapdf printer (

Apriorní rozdělení. Jan Kracík.

1 Tyto materiály byly vytvořeny za pomoci grantu FRVŠ číslo 1145/2004.

Anti Aliasing. Ondřej Burkert. atrey.karlin.mff.cuni.cz/~ondra/ ~ondra/stranka

SPOLEHLIVOST KONSTRUKCÍ & TEORIE SPOLEHLIVOSTI část 5: Aproximační techniky

METODY FARMACEUTICKÉ TECHNOLOGIE ČL 2009, D PharmDr. Zdenka Šklubalová, Ph.D

LEKCE 5 STATISTICKÁ INFERENCE ANEB ZOBECŇOVÁNÍ VÝSLEDKŮ Z VÝBĚROVÉHO NA ZÁKLADNÍ SOUBOR

Chemie a fyzika pevných látek p3

Transkript:

Počítačová grafika III Multiple Importance Sampling Jaroslav Křivánek, MFF UK Jaroslav.Krivanek@mff.cuni.cz

MIS 300 + 300 samples EM IS 600 samples BRDF IS 600 samples Sampling strategies Diffuse only Ward BRDF, a=0.2 Ward BRDF, a=0.05 Ward BRDF, a=0.01

Zpět k obecnému MC integrování Multiple Importance Sampling

Multiple Importance Sampling Veach & Guibas, 95 f p 1 p 2 0 1 PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 4

Multiple importance sampling Máme dáno n vzorkovacích technik hustot pravděpodobnosti p 1,.., p n Z každé techniky hustoty vybereme n i vzorků X i,1,.., X i,n i Kombinovaný estimátor kombinační váhy mohou být různé pro každý vzorek vzorkovací techniky vzorky z jednotlivých technik PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 5

Nestrannost kombinovaného odhadu Podmínka pro váhové funkce PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 6 f f F E n i i d 1 n i i 1 1 :

Volba váhových funkcí Cíl: minimalizovat rozptyl kombinovaného estimátoru 1. Aritmetický průměr velmi špatná kombinace 1 i n 2. Vyrovnaná heuristika velmi dobrá kombinace. PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 7

Vyrovnaná heuristika Balance heurist. Kombinační váhy Výsledný estimátor po dosazení vah příspěvek vzorku nezávisí na tom, ze které byl pořízen techniky tj. pdf PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 8

Vyrovnaná heuristika Balance heurist. Vyrovnaná heuristika je téměř optimální Žádný kombinovaný estimátor nemůže mít rozptyl o mnoho menší než vyrovnaná heuristika Další možné kombinační heuristiky Maimální heuristika Mocninná heuristika viz. Veach 1997 PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 9

Jeden člen kombinovaného odhadu f p 1 p 2 0 1 PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 10

Aritmetický průměr f 0.5 0.5 p 1 f p 2 0.5 f p 1 0 1 PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 11

Vyrovnaná heuristika p f p 1 2 0 1 PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 12

Výpočet přímého osvětlení pomocí MIS

Images: Aleander Wilkie Problém: Najde path tracer světlo? reference simple path tracer 150 cest na piel PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 14

Přímé osvětlení Zapomeňme na chvíli na path tracing Řešíme jednodušší problém: přímé osvětlení z daného zdroje světla tj. odražená radiance z bodu způsobená osvětlením ze zdroje světla PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 15

Přímé osvětlení: Dva možné přístupy 1. Vzorkování BRDF 2. Vzorkování plochy světel PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 16

Image: Aleander Wilkie Dvě vzorkovací techniky PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 17

Přímé osvětlení: Vzorkování BRDF Formulace integrálu integrování přes hemisféru nad MC estimátor Generujeme náhodný směr i,k podle hustoty p Vrhneme paprsek z ve směru i,k Pokud protne nějaký zdroj světla, přičteme L e. f r. cos/pdf PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 18 i i o i i i e o r d cos,,, r, H f r L L N k,k,k,k r,k,k p f L N L 1 i i o i i i e o r cos,,, r 1, ˆ

Přímé osvětlení: Vzorkování povrchu zdrojů světla Formulace integrálu integrování přes plochu zdroje MC estimátor Generujeme náhodnou pozici y k na zdroji Testujeme viditelnost mezi a y Pokud V,y=1, přičteme A L e y f r. cos/pdf PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 19 A r A G V f L L y y y y y d, o e o r N k k k k r k G V f L N A L 1 o e o r, ˆ y y y y

Přímé osvětlení: Dva možné přístupy Vzorkování BRDF Výhodnější pro velké zdroje světla Pro malé zdroje světla je pravděpodobnost zásahu zdroje velmi malá -> vysoký rozptyl, šum Vzorkování světel Výhodnější pro malé zdroje Jediná možná alternativa pro bodové zdroje Pro velké zdroje mnoho vzorků mimo lalok BRDF -> vysoký rozptyl, šum PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 20

Images: Eric Veach Přímé osvětlení: Dva možné přístupy Vzorkování BRDF Vzorkování světel PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 21

Přímé osvětlení: Dva možné přístupy Kterou techniku zvolit? OBĚ Problém Obě techniky odhadují stejnou veličinu L r, o Pouhým sečtením bychom dostali odhad 2 L r, o - špatně Potřebuji vážený průměr příspěvků obou technik Jak zvolit váhy? PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 22

Image: Eric Veach Jak zvolit váhy? Multiple importance sampling Veach & Guibas, 95 Váhy závislé na pdf vzorků Minimalizuje rozptyl kombinovaného estimátoru Téměř optimální řešení PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 23

Image: Aleander Wilkie Výpočet přímého osvětlení pomocí MIS Vzorkovací technika pdf p 1 : Vzorkování BRDF Vzorkovací technika pdf p 2 : Vzorkování plochy světla PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 24

Image: Aleander Wilkie Kombinace Aritmetický průměr Zachovává špatné vlastnosti obou technik Vyrovnaná heuristika Bingo!!! PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 25

Image: Aleander Wilkie Dvě vzorkovací techniky 1 * A1 2 * A2 PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 26

Výpočet vah Váha vzorku z BRDF vzorkování 1 j p 1 p 1 j p j 2 j Hustota pravděpodobnosti vzorkování z BRDF Hustota, s jakou by byl směr j vygenerován, kdybychom byli použili vzorkování plochy zdroje PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 27

Hustoty pravděpodobnosti Vzorkování BRDF: p 1 Závisí na BRDF, např. pro Lambertovskou BRDF p 1 cos Vzorkování plochy zdroje: p 2 p 2 1 A y cos y 2 Převedení hustoty 1/ A z plošné míry da do míry prostorového úhlu d PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 28

Image: Aleander Wilkie Příspěvky vzorkovacích technik 1 * vzorkování BRDF 2 * vzorkování zdroje PG III NPGR010 - J. Křivánek 2013 29