Métodos de cálculo de la iluminación global - GI

Mapeado de fotones - Photon map

Photon map es un algoritmo de dos pasos de iluminación global desarrollado por Henrik Jensen en junio de 1996 como una alternativa eficaz a las técnicas de Monte Carlo de puro trazado de rayos, capaz de manejar cualquier geometría y BRDF (Bidirectional reflectance distribution function). Usaremos el nombre 'Mapeado de fotones' para designar el algoritmo que genera, almacena y usa la iluminación como puntos, y el 'Mapa de fotones' como la estructura usada para procesar estos puntos. Así mismo, el 'Trazado de fotones' será la técnica usada para generar los puntos que representan la iluminación en el modelo. El Mapeado de fotones desacopla la solución de iluminación de la geometría y la solución se representa en una estructura de datos espacial llamada el Mapa de fotones. Esta disociación resulta ser bastante poderosa siendo que se puede calcular por separado y almacenarla en un mapa de fotones independiente. 

También es la razón por la que los mapas de fotones son muy flexibles. El mapeo de fotones también se ha ampliado para tener en cuenta diferentes efectos tales como la dispersión de la luz en objetos que producen cáusticas.

Primer paso - Photon Tracing 

Photon tracing es el proceso de emitir fotones desde las fuentes de luz y el rastreo a través de la escena. El objetivo principal de este paso es crear los mapas de fotones que se utilizarán en la pasada de renderizado para el cálculo de la radiación reflejada en las superficies y la dispersión de la radiación en los objetos circundantes.

Emisión del Fotón

La vida de un fotón comienza entonces en la fuente de luz. Para cada fuente de luz en la escena se crea un conjunto de fotones y se divide el total de energía de la fuente de luz entre ellos. Luces más brillantes emiten más fotones, entonces, que luces más débiles. Será entonces de importancia poseer una cantidad de fotones tal que sea posible desarrollar una solución adecuada sin aumentar demasiado el tiempo de render. 

Radiación estimada (Radiance Estimate), estima la radiación producida en un punto de la escena mediante estimación de densidad.

Segundo Paso - Rendering

Una vez construído el mapa de fotones es utilizado para calcular los efectos de las iluminaciones indirectas producida por los rebotes (bounces) de la luz en los objetos y las cáusticas generadas por transparencias o reflectancias. Es decir que los fotones también son necesarios para manejar con precisión las superficies especulares, con brillo y la iluminación directa e indirecta.


Cornell box renderizada utilizando Photon map (14 s)
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