Técnicas de aceleración para el método de radiosidad jerárquica

espanolUno de los metodos que mejor modelan el comportamiento real de la luz en la busqueda del realismo visual en imagenes construidas de forma sintetica es el metodo de radiosidad. Este metodo presenta, sin embargo, el inconveniente de un alto coste computacional, tanto en tiempo de calculo como en almacenamiento. Entre las numerosas variantes surgidas con el objetivo de rebajar la complejidad del metodo clasico destaca el metodo de radiosidad jerarquica, basado en la aplicacion de una subdivision adaptativa de la escena. El metodo de radiosidad jerarquica mantiene, no obstante, todavia una elevada complejidad que dificulta su explotacion en escenas de gran tamano. En este trabajo se han tratado de desarrollar nuevas soluciones para algunos de los diversos problemas que el metodo jerarquico de radiosidad plantea. El primer punto en el que se centra el trabajo es en la determinacion de la visibilidad entre los distintos objetos de una escena (principal cuello de botella en un algoritmo de iluminacion), analizando las principales soluciones existentes y proponiendo una nueva aproximacion al problema, basada en aprovechar el principio de localidad en el espacio de direcciones de los rayos lanzados durante el proceso. Otro aspecto desarrollado en la tesis es la utilizacion de modelos geometricos de diferentes complejidades que permitan el tratamiento de escenas grandes con objetos detallados, independizando la correcta simulacion de la distribucion de la energia en la escena de la complejidad geometrica de los objetos que la componen. A este respecto se presenta una propuesta para el calculo de la radiosidad jerarquica basada en el uso de esquemas de subdivision de superficies. Por ultimo, en esta tesis se propone una solucion paralela para el aprovechamiento de sistemas distribuidos en la aplicacion del metodo de radiosidad jerarquica en escenas de gran tamano, realizando una distribucion real de la geometria de la escena entre todas las memorias del sistema y con una aproximacion multi-hilo para la ejecucion, lo que va a permitir un mejor ajuste de la granularidad utilizada en la paralelizacion de las tareas. galegoUns dos metodos que mellor modelan o comportamento real da luz na busqueda do realismo visual en imaxes construidas de forma sintetica e o metodo de radiosidade. Este metodo presenta, sen embargo, a desvantaxe dun alto coste computacional, tanto en tempo de calculo coma en almacenamento. Entre as numerosas variantes xurdidas co obxectivo de rebaixar a complexidade do metodo clasico sobresae o metodo de radiosidade xerarquica, baseado na aplicacion dunha subdivision adaptativa na escea. O metodo de radiosidade xerarquica manten todavia, asi a todo, unha elevada complexidade que dificulta a sua explotacion en esceas de gran tamano. Neste traballo trataronse de desenvolver novas solucions para alguns dos diversos problemas plantexados polo metodo de radiosidade xerarquica. O primeiro punto ao que se presta atencion no traballo e a determinacion de visibilidade entre os distintos obxectos dunha escea (principal colo de botella nun algoritmo de iluminacion), analizando as principais solucions existentes e propondo unha nova aproximacion ao problema baseada no aproveitamento do principio de localidade no espazo de direccions dos raios lanzados durante o proceso. Outro aspecto desenvolvido na tese e a utilizacion de modelos xeometricos de diferente complexidad que permitan o tratamento de esceas grandes con obxectos moi detallados, independizando a correcta simulacion da distribucion da enerxia na escea da complexidade xeometrica dos obxectos que a componen. Ao respecto presentase unha proposta para o calculo da radiosidade xerarquica baseada no uso de esquemas de subdivision de superficies. Por ultimo, nesta tese proponse unha solucion paralela para o aproveitamento de sistemas distribuidos na aplicacion do metodo de radiosidade xerarquica en esceas de gran tamano, facendo unha distribucion real da xeometria da escea entre todas as memorias do sistema e cunha aproximacion multi-fio na execucion, o que vai permitir un mellor axuste da granularidade empregada na paralelizacion das tarefas. EnglishRadiosity is one of the best methods in modelling the physical behaviour of light in a synthetic scene. However, the main drawback is the high requirements in terms of computational and storage costs. Hierarchical radiosity stands out among the different alternatives to reduce complexity in classic radiosity, applying an adaptive subdivision on scene. Hierarchical radiosity still presents, anyway, a high complexity that difficults to process really large scenes. In this work we have developed new solutions for several of the most common bottenecks presented in hierarchical radiosity. Our first goal is to accelerate visibility determination (most consuming task in global illumination), analysing the main existing solutions and proposing a new method based in taking advantage of directional coherence for the rays casted during process. Other aspect we have touched in the thesis is the use of multiresolution models that allow to work with very complex geometrical models in our input scene, isolating geometry detail and illumination detail. Specifically, we have developed a new method to compute hierarchical radiosity based on surface subdivision. Finally, a new parallel solution for computing hierarchical radiosity on multiprocessor systems, allowing huge input scenes is presented. The scene is totally distributed (geometrically and computationally) among the processors in our proposal, and a multi-thread implementation improves the flexibility in the granularity of the parallel execution.