球近似と符号付き球面距離関数による動的シーンのリアルタイムレンダリング

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  • タマ キンジ ト フゴウ ツキ キュウメン キョリ カンスウ ニ ヨル ドウテキ シーン ノ リアルタイムレンダリング
  • Real-time Rendering of Dynamic Scenes Using Sphere Set Approximation and Spherical Signed Distance Function

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抄録

本研究では，環境照明下における動的なシーンをリアルタイムにレンダリングする手法を提案する．環境照明下の物体表面の輝度を計算するためには，環境照明，物体表面上の計算点における可視関数，およびBRDFの積を積分計算する必要がある．本研究では，環境照明およびBRDFを球面ガウス関数で表現し，可視関数を符号付き球面距離関数（Spherical Signed Distance Function: SSDF）で表現する．これにより，高速な輝度計算が可能となるが，SSDFの計算は計算コストが高いため，従来手法では前計算時に処理しており動的なシーンへの適用ができなかった．本研究では，物体を球の集合で近似することにより，高速にSSDFを計算する手法を提案する．これにより，視点，照明，BRDFおよび物体の移動や回転，変形を含む動的なシーンをリアルタイムにレンダリングすることができる．

We propose a real-time rendering method for dynamic scenes under all-frequency environmental lighting. To render the object surfaces illuminated by environmental lighting, the product of the environmental lighting, the visibility function at each shading point on the object surfaces, and the BRDF is integrated. Our method represents the environmental lighting and the BRDFs with spherical Gaussians and represents the visibility functions with spherical signed distance functions (SSDFs). Although these representations enable us to render scenes under all-frequency lighting in real-time, the previous method is limited to static scenes since the computational costs of SSDFs are quite high. To address this problem, we propose an efficient calculation method of SSDFs by approximating the object geometries with a set of spheres. This makes it possible to render fully dynamic scenes where the viewpoints, lighting, and BRDFs can be changed at run-time and objects can move, rotate and be deformed in real-time.

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