{"id":100209,"date":"2010-12-04T00:00:00","date_gmt":"2010-12-04T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/light-transport-in-participating-media\/"},"modified":"2010-12-04T00:00:00","modified_gmt":"2010-12-04T00:00:00","slug":"light-transport-in-participating-media","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/zaragoza\/light-transport-in-participating-media\/","title":{"rendered":"Light transport in participating media"},"content":{"rendered":"

Tesis doctoral de Adolfo Mu\u00f1oz Orba\u00f1anos <\/strong><\/h2>\n

La simulaci\u00f3n de la luz en medios participativos (tales como la niebla, el agua, el fuego o la atm\u00f3sfera terrestre) ha sido siempre un campo de trabajo interesante dentro de la inform\u00e1tica gr\u00e1fica, tanto desde el punto de vista de su inter\u00e9s cient\u00edfico como de su belleza. Su complejidad radica en el hecho de que la luz interact\u00faa con un medio participativo en cada punto diferencial de su trayectoria tridimensional. Por tanto, la simulaci\u00f3n de dichas interacciones en el continuo del volumen de una escena es un problema de elevada complejidad computacional pero de interesantes resultados, aplicables tanto al mundo del cine, como del videojuego y tambi\u00e9n con numerosas aplicaciones industriales. Existen numerosos trabajos dentro de la rama de la inform\u00e1tica gr\u00e1fica que intentan modelar y simular este tipo de medios. la ecuaci\u00f3n que define dicho comportamiento diferencial se denomina ecuaci\u00f3n de transferencia radiante [chandrasekhar 1960] y modela 4 fen\u00f3menos: emisi\u00f3n, absorci\u00f3n, dispersi\u00f3n incidente (in-scattering) y dispersi\u00f3n saliente (out-scattering). sin embargo, este modelo utilizado habitualmente no deja de ser una simplificaci\u00f3n de lo que ocurre en la realidad. Ramas de la ciencia como la \u00f3ptica electromagn\u00e9tica o la \u00f3ptica cu\u00e1ntica definen comportamientos de la luz a nivel muy fundamental, algunos de los cuales tienen un efecto visible para el ser humano y por tanto su simulaci\u00f3n ser\u00eda relevante. El hecho de que la luz es un tipo de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica, y por tanto entra dentro del modelo de dualidad onda-part\u00edcula, provoca varios fen\u00f3menos \u00f3pticos interesantes, que vemos en el d\u00eda a d\u00eda. esta tesis doctoral trata precisamente con este tipo de fen\u00f3menos, fen\u00f3menos que quedan fuera de la simulaci\u00f3n tradicional de medios participativos o bien que no pueden ser modelados mediante la ecuaci\u00f3n de transferencia radiante. En concreto, a lo largo del proceso de investigaci\u00f3n de la tesis doctoral, se identifican 4 hitos relevantes: medios no lineales muchos trabajos asumen que la trayectoria de la luz es recta, cuando en medios no lineales puede curvarse debido a gradientes en el \u00edndice de refracci\u00f3n. Esto genera fen\u00f3menos como los espejismos. Aunque existe trabajo previo que los tiene en cuenta, todav\u00eda no se ha trabajado en simular medios no lineales f\u00edsicamente correctos en un tiempo razonable, m\u00e1s eficientemente, para obtener espejismos. Uno de los resultados de esta tesis doctoral es la simulaci\u00f3n de fen\u00f3menos asociados a este tipo de medios no-lineales (simulando luz con trayectorias curvil\u00edneas) en un tiempo mucho menor que trabajos previos (una media la cuarta parte del tiempo). Esta optimizaci\u00f3n se ha realizado sin sacrificar ni generalidad ni rigurosidad f\u00edsica en las simulaciones. dispersi\u00f3n inel\u00e1stica la mayor\u00eda de los trabajos de medios participativos no tienen en cuenta alteraciones de la frecuencia de las ondas electromagn\u00e9ticas producidas por interacciones a nivel cu\u00e1ntico, impidi\u00e9ndoles simular fen\u00f3menos como la fluorescencia (que ocurre en medios participativos como el oc\u00e9ano). En cada interacci\u00f3n diferencial puede que exista una transferencia de energ\u00eda a nivel cu\u00e1ntico entre el medio y cada fot\u00f3n, de tal forma que el fot\u00f3n podr\u00eda ver variada su energ\u00eda, y por tanto su frecuencia y longitud de onda, que en definitiva definen su color. Estos fen\u00f3menos de transferencia de color no son habitualmente simulados en medios participativos. En esta tesis se estudian y simulan fen\u00f3menos de dispersi\u00f3n inel\u00e1stica en medios participativos, centr\u00e1ndose en el agua oce\u00e1nica como medio participativo en el que caracter\u00edsticamente ocurren dichos fen\u00f3menos. simulaci\u00f3n de polarizaci\u00f3n e interferencia entre ondas: el arcoiris las funciones de fase definen la direcci\u00f3n en la que se dispersa la luz dada una direcci\u00f3n de entrada. En realidad la definici\u00f3n de esta funci\u00f3n est\u00e1 enmascarando una serie de fen\u00f3menos f\u00edsicos que ocurren a un nivel invisible para el ojo humano. Existen numerosos modelos est\u00e1ndares que aproximan ciertos comportamientos direccionales de la luz est\u00e1ndares. Sin embargo dichos modelos presentan limitaciones a la hora de simular un comportamiento angular m\u00e1s complejo y m\u00e1s exacto con respecto a la f\u00edsica subyacente. en concreto nos centraremos en un fen\u00f3meno que viene definido por una funci\u00f3n de fase compleja: el arcoiris, y por consiguiente todos los fen\u00f3menos como glorias los halos que se basan en la misma f\u00edsica de la interacci\u00f3n de la luz con part\u00edculas de agua suspendidas en el aire. Los fen\u00f3menos f\u00edsicos subyacentes incluyen tanto la polarizaci\u00f3n de la luz, la dispersi\u00f3n en diferentes longitudes de onda y la interferencia entre ondas de la misma frecuencia. la teor\u00eda de mie [mie 1908] nos permite definir c\u00f3mo se ve afectada tanto la intensidad como la trayectoria de la luz por su interacci\u00f3n part\u00edculas esf\u00e9ricas. Esto puede aplicarse para obtener una funci\u00f3n de fase como las que estamos buscando. Sin embagro esta tesis doctoral generalizar la teor\u00eda de mie para part\u00edculas de geometr\u00eda arbitraria, mediante su simulaci\u00f3n a trav\u00e9s de t\u00e9cnicas de montecarlo, considerando tanto polarizaci\u00f3n como interferencia entre ondas. estimaci\u00f3n de translucencia a partir de una sola imagen otra forma de modelar medios participativos es capturando y estimando sus propiedades y comportamientos a partir de fotograf\u00edas. Esto es especialmente \u00fatil porque no es trivial obtener informaci\u00f3n acerca de los coeficientes y caracter\u00edsticas de un medio participativo que generan la imagen que estamos intentando generar. en concreto, un tema interesante, dentro de los diferentes medios participativos que podemos encontrar, el de los objetos transl\u00facidos. Un objeto transl\u00facido es un objeto en cuyo interior se produce lo denominado sub-surface scattering, es decir, scattering bajo la superficie del objeto. Por ejemplo, el m\u00e1rmol, la piel humana o el jade son materiales transl\u00facidos. esta tesis presenta un algoritmo que permite estimar las propiedades de un material transl\u00facido a partir de una \u00fanica fotograf\u00eda de dicho material, mediante la utilizaci\u00f3n de t\u00e9cnicas de render inverso, la aproximaci\u00f3n de difusi\u00f3n, t\u00e9cnicas de estimaci\u00f3n de profundidad e iluminaci\u00f3n y t\u00e9cnicas num\u00e9ricas iterativas de resoluci\u00f3n de sistemas lineales.<\/p>\n

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Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00abLight transport in participating media<\/strong>\u00ab<\/h3>\n
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  • T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Light transport in participating media <\/li>\n
  • Autor:<\/strong>\u00a0 Adolfo Mu\u00f1oz Orba\u00f1anos <\/li>\n
  • Universidad:<\/strong>\u00a0 Zaragoza<\/li>\n
  • Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 12\/04\/2010<\/li>\n<\/ul>\n

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    Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n
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    • Director de la tesis<\/strong>\n
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      • Francisco Ser\u00f3n Arbeloa<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
      • Tribunal<\/strong>\n
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        • Presidente del tribunal: pere Brunet crosa <\/li>\n
        • gustavo ariel Patow (vocal)<\/li>\n
        • wojciech Jarosz (vocal)<\/li>\n
        • xavier Pueyo s\u00e1ndez (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n

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