CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM
3.3 Thực nghiệm chương trình và đánh giá kết quả
3.3.1 Thực nghiệm chương trình
- Click vào biểu tượng hình ảnh để chuyển đổi bản đồ photon.
- Click và kéo cầu để di chuyển chúng.
- Click vào nguồn sáng và kéo để di chuyển ánh sáng.
- Mô tả:
Các hiện thực của ray tracing có thể được cải thiện bằng cách mô phỏng các photon riêng lẻ được phát ra từ một nguồn ánh sáng và trả lại quanh cảnh.
Ở đây, 1000 mỗi photon bị trả ba lần, dẫn đến loang màu thực tế và bóng mềm.
Đối với ray tracing, ta chiếu một tia vào điểm ảnh của cảnh (cho phép sự phản chiếu của các gương cầu). Một tia bóng đơn được xác định có hay không một điểm ảnh được chiếu sáng bởi một nguồn sáng. Để tính toán các bản đồ photon, ta phát ra 1000 photon (mỗi photon trong số đó bị trả lại ba lần) từ một nguồn ánh sáng hình bán cầu. Đối với mỗi photon bị trả ta tính toán một photon bóng duy nhất tương ứng. Photon mapping được kích hoạt chỉ đơn giản bằng cách thay thế các bước ánh sáng cuối cùng của ray tracing với một bước thu thập photon trong đó, đối với bất kỳ điểm nào cảnh được kết xuất, các photon được tích hợp trên một diện tích kích thước cố định (không có cây-kd nào được sử dụng).
3.3.2 Kết quả thực hiện
- Áp dụng sinh ảnh của cảnh với một nguồn sáng.
Sử dụng bản đồ photon trực tiếp hình ảnh có thể mất nhiều thời gian để sinh ảnh. Sử dụng tập hợp cuối cùng trong bước sinh ảnh có thể làm cho thời gian làm tăng đáng kể. Do đó phải sử dụng một phương pháp gọi là bộ nhớ đệm bức xạ, nơi ánh sáng được lưu trữ và tái sử dụng. chiếu sáng các giá trị từ bộ nhớ đệm có thể được nội suy tại một điểm. Những hình ảnh bên trái cho thấy một trực quan của bộ nhớ đệm bức xạ. Tất cả các điểm mà là màu đen là những điểm mà giá trị lưu trữ được sử dụng trong hình bên phải.
Khi chiếu nguồn sáng từ phía trên và phát ra 1000 photon, mỗi photon được sử dụng lại ba lần ta sẽ thu được kết quả là ảnh tối không sắc nét được thể hiện ở hình 3.1.
Hình 3.1: Số lượng photon phát ra là 1000
Thay đổi vị trí nguồn sáng và số lượng photon phát ra ta được cảnh như hình 3.2.
(a) (b)
Hình 3.2: Photon phát ra là 1500, nguồn sáng bên trên (a), bên phải (b) Hình 3.3 cảnh bên trái sử dụng ánh sáng trực tiếp và cảnh bên phải là sinh ảnh bằng cách sử dụng kỹ thuật Photon mapping. Trong cảnh bên phải sử dụng 26.000 photon từ nguồn ánh sáng của cửa sổ chiếu vào và 500 trong số đó đã được sử dụng để tính toán bức xạ.
(a) (b)
Hình 3.3: Sử dụng ánh sáng trực tiếp (a), sinh ảnh bằng Photon mapping (b) - Áp dụng sinh ảnh của cảnh với nhiều nguồn sáng.
Một ví dụ đơn giản của một cảnh với nhiều nguồn ánh sáng là sự biến đổi của cảnh thể hiện trong hình 3.4. Khi 100.000 photon được tạo ra từ mỗi nguồn ánh sáng và kết quả bản đồ Photon toàn cảnh có 400.000 photon. Với các tham số sinh ảnh tương tự nhưng kết quả khác với 1 nguồn sáng. Thời gian sinh ảnh cho cảnh này là 90 phút.
Hình 3.4: Sinh ảnh với 4 nguồn sáng
Cảnh thể hiện trong hình 3.5 là một ví dụ của một cảnh với một môi trường tham gia thống nhất. Để mô phỏng cảnh này cần sử dụng 100.000 photon trong các bản đồ photon toàn cầu và 150.000 photon trong các bản đồ photon lượng. Thời gian sinh ảnh cho cảnh mất 44 phút.
Hình 3.5: Sinh ảnh với môi trường tham gia
Hình 3.6 là một ví dụ cổ điển của tụ quang, một chiếc nhẫn kim loại bóng tập trung ánh sáng vào một mẫu đặc trưng. Hình ảnh này cũng bao gồm các photon toàn cảnh, kết quả chiếu sáng yếu trên bề mặt bên trong của chiếc nhẫn. Các thành phần phản chiếu của nhẫn là sinh ảnh với các tia phản chiếu hoàn chính xác. 200 photon tụ quang đã được sử dụng cho ước tính bức xạ ánh sáng.