Fast multi-resolution shading of acquired reflectance using bandwidth prediction
Résumé
Shading complex materials such as acquired reflectances in multi-light environments is computationally expensive. Estimating the shading integral involves stochastic sampling of the incident illumination independently at several pixels. The number of samples required for this integration varies across the image, depending on an intricate combination of several factors. Ignoring visibility, adaptively distributing computational budget across the pixels for shading is already a challenging problem. In this paper we present a systematic approach to accelerate shading, by rapidly predicting the approximate spatial and angular variation in the local light field arriving at each pixel. Our estimation of variation is in the form of local bandwidth, and accounts for combinations of a variety of factors: the reflectance at the pixel, the nature of the illumination, the local geometry and the camera position relative to the geometry and lighting. The speed-up, using our method, is from a combination of two factors. First, rather than shade every pixel, we use this predicted variation to direct computational effort towards regions of the image with high local variation. Second, we use the predicted variance of the shading integrals, to cleverly distribute a fixed total budget of shading samples across the pixels. For example, reflection off specular objects is estimated using fewer samples than off diffuse objects.
La simulation de l'éclairage est un problème complexe, en particulier sur des matériaux réels, mesurés. Le calcul de l'éclairage suppose le calcul d'une intégrale, qui a son tour suppose d'échantillonner l'éclairage indicdent en différents points. Le nombre d'échantillons nécessaires varie en fonction de plusieurs facteurs (géométrie, réflectance, éclairage incident). Effectuer ce calcul de façon efficace est encore un problème difficile. Ce rapport présente une technique pour le rendu interactif de matériaux complexes, tels que des réflectances mesurées. Nous commençons par calculer la fréquence maximale de l'éclairage incident à un pixel. Ce calcul de fréquence se fait aussi bien en espace qu'en angle, et tient compte de différents facteurs : la réflectance de l'objet qui se projette sur le pixel, la nature de l'éclairage, la géométrie locale et la position de la caméra. Nous exploitons ensuite cette information fréquentielle pour guider l'échantillonnage. L'ensemble de ces calculs se fait au moment de l'affichage de la scène, sans pré-calculs basés sur la géométrie. Notre technique est donc adaptée pour l'édition interactive d'objets dotés de réflectances complexes.
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