Název: Globální explorace v Monte Carlo metodách s Markovovými řetězci pro simulaci transportu světla
Překlad názvu: Global exploration in Markov chain Monte Carlo methods for light transport simulation
Autoři: Šik, Martin ; Křivánek, Jaroslav (vedoucí práce) ; Jakob, Wenzel (oponent) ; Christensen, Per (oponent)
Typ dokumentu: Disertační práce
Rok: 2019
Jazyk: eng
Abstrakt: [eng] [cze]
Monte Carlo light transport simulation has become a de-facto standard tool for photorealistic rendering. However, the algorithms used by the current rendering systems are often ineffective, especially in scenes featuring light transport due to multiple highly glossy or specular interactions and complex visibility between the camera and light sources. It is therefore desirable to adopt more robust algorithms in practice. Light transport algorithms based on Markov chain Monte Carlo (MCMC) are known to be effective at sampling many different kinds of light transport paths even in the presence of complex visibility. However, the current MCMC algorithms often over-sample some of the paths while under-sampling or completely missing other paths. We attribute this behavior to insufficient global exploration of path space which leads to their unpredictable convergence and causes the occurrence of image artifacts. This in turn prohibits adoption of MCMC algorithms in practice. In this thesis we therefore focus on improving global exploration in MCMC algorithms for light transport simulation. First, we present a new MCMC algorithm that utilizes replica exchange to improve global exploration. To maximize efficiency of replica exchange we introduce tempering of the path space, which allows easier discovery of important... Fotorealistické zobrazování se již zcela běžně provádí pomocí simulace transportu světla a Monte Carlo metod. Avšak algoritmy použité v současných zobrazovacích systémech jsou často neefektivní, a to zvláště ve scénách, které mají složitou viditelnost mezi kamerou a světelnými zdroji anebo obsahují transport světla přes mnoho lesklých odrazů. Z důvodu zefektivnění simulace v těchto scénách by bylo vhodné využít v praxi robustnější algoritmy. Algoritmy simulace transportu světla založené na Monte Carlo metodách s Markovovými řetězci (MCMC) jsou efektivní právě při vzorkování různých typů světelných cest, a to i ve scénách se složitou viditelností. Na druhou stranu tyto algoritmy často generují příliš mnoho vzorků v některých částech prostoru světelných cest, zatímco jiné části jsou vzorkovány málo, nebo vůbec. Toto chování je způsobeno nedostatečnou globální explorací prostoru světelných cest, která vede k nepředvídatelné konvergenci a k chybám ve výsledném obrázku. Kvůli tomuto nedostatku jsou MCMC metody v praxi často opomíjeny. V této disertační práci se proto soustředíme na zlepšení globální explorace stavového prostoru v MCMC algoritmech pro simulaci transportu světla. Nejdříve uvádíme nový MCMC algoritmus, který používá techniku replica exchange k vylepšení globální explorace. Za účelem zvýšení...
Klíčová slova: globální explorace; Monte Carlo s Markovovými řetězci; počítačová grafika; simulace transportu světla; zobrazování; computer graphics; global exploration; light transport simulation; Markov chain Monte Carlo; rendering

Instituce: Fakulty UK (VŠKP) (web)
Informace o dostupnosti dokumentu: Dostupné v digitálním repozitáři UK.
Původní záznam: http://hdl.handle.net/20.500.11956/105487

Trvalý odkaz NUŠL: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-393805


Záznam je zařazen do těchto sbírek:
Školství > Veřejné vysoké školy > Univerzita Karlova > Fakulty UK (VŠKP)
Vysokoškolské kvalifikační práce > Disertační práce