Mollifying Realistic Image Synthesis for Time Constrained Rendering

Die fotorealistische Bildsynthese nutzt eine physikalisch-basierte Lichttransportsimulation, um aus einer virtuellen Beschreibung einer Szene Bilder zu erzeugen (Rendering). Eingesetzt wird sie etwa in der Produkt- und Architekturvisualisierung, zur prädiktiven Bildsynthese, sowie in der Filmindustrie. Hierfür wird der Strahlungstransport, also die Ausbreitung des Lichts in einer virtuellen Szene, mit numerischen Methoden simuliert. Die Szene bildet dabei die Simulationsparameter.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit einigen Schritten auf dem Weg dieser Simulation. Zunächst wird untersucht, wie als RGB-Tripel vorhandene Eingabedaten in wellenlängenabhängige Spektraldaten umgewandelt werden können, sodass die Lichttransportsimulation die Wellenlänge des Lichts berücksichtigen kann. ... mehrDaraufhin stellen wir zwei Verfahren vor, die in besonders problematischen Konfigurationen sowohl Konvergenzrate als auch Rauschverhalten stark verbessern können, indem ein leichter Fehler in das zugrundeliegende Integrationsproblem eingeführt wird. Zum Abschluss stellen wir ein neues Verfahren vor, welches systematische Fehler in der Simulation bereits nach kurzer Rechenzeit detektieren kann.

Photorealistic image synthesis (rendering) employs physically based light transport simulations to generate images from the virtual description of a scene. Its applications range from predictive rendering over product or architecture visualization to the movie industry. To this end numerical methods help us simulate radiative transport, or in other words how light propagates in a virtual scene. In this context the scene provides the parameters of the simulation, and the goal of the simulation is to approximate the light that arrives at a virtual camera sensor.

This thesis contributes to several phases of this simulation. ... mehrFirst we investigate how to take input data in the form of RGB triples and transform them to fluorescent spectral data, so the light transport simulation can account for the wavelength dependent behavior of light. We further introduce two approaches that can help us handle particularly difficult scene configurations by introducing a small systematic error to the underlying integration problem in exchange for faster convergence and lower noise. Finally, we propose a new method for quickly detecting systematic errors in the simulation without requiring fully converged results.