Cinematic Wavelet Lighting

1. Cinematic Wavelet Lighting 田村　尚希 株式会社 Pyramid 藤田　将洋

2. 0.会社紹介 ＜弊社の説明＞設立　　２００１年９月（４年目）従業員　25名（内、プログラマ１3名）ＧＣ／ＰＳ２を中心に開発を行っている　

3. 0.会社紹介 ＜タイトル＞GUNSLINGER GIRL　SEVEN SAMURAI 20XX　THE WILDRINGSいなか暮らしDOUBLE STEAL　DRAGONBALL Z (GAMECUBE　port)　・・その他、自社コンテンツ開発　

4. 0.会社紹介 ＜開発＞XP,SCRUM 等のアジャイル開発プロセスを採用している

5. 0.会社紹介 ＜運営＞受託業務※運転資金の調達自社コンテンツ開発※自社コンテンツの発信。コピーライトを取得する技術研究開発※最先端技術の研究・共有・習得、及び発表　

6. 本日の流れ 1.概要 2.global illumination 3.wavelet変換 4.実装 5.まとめ

7. 本日の流れ 1.概要 2.global illumination 3.wavelet変換 4.実装 5.まとめ

8. 1.概要 • はじめに • デモ • 概念 • 利点 • 欠点 • ゲームに対してのアプローチ

9. 1.概要　～はじめに～ • 本セッションの内容 real-time global illumination技術の解説

10. 1.概要　～はじめに～ • 本セッションの目的 global illumination技術の理解 real-time global illumination技術の理解 wavelet変換の理解

11. 1.概要　～はじめに～ • 解説論文 「All-Frequency Shadows Using Non-linear 　Wavelet Lighting Approximation」　 　　(SIGGRAPH2003)

12. 1.概要　～はじめに～ • 解説手法の特徴 枠組みはPRTとほぼ同一(SH→wavelet) • 解説手法のエッセンス 　全頂点色計算を、wavelet変換を用いて、劇的に高速化させている点。

13. 1.概要 • はじめに • デモ • 概念 • 利点 • 欠点 • ゲームに対してのアプローチ

14. 1.概要　～デモ～ 既存手法 ShadowMap レンダリング (3ds max)

15. 1.概要 • はじめに • デモ • 概念 • 利点 • 欠点 • ゲームに対してのアプローチ

16. 1.概要　～概念～

17. 1.概要　～概念～ 前処理

18. 1.概要　～概念～ ランタイム処理

19. 1.概要 • はじめに • デモ • 概念 • 利点 • 欠点 • ゲームに対してのアプローチ

20. 1.概要　～利点～ • 視点を自由に移動できる。 • 光源を自由に変化できる。 • 環境マップだけ設定すれば良い。 • 正確で柔らかな影を表現できる。 • マテリアル・テクスチャも扱える。 • 他のエフェクトと併用できる。

21. 1.概要 • はじめに • デモ • 概念 • 利点 • 欠点 • ゲームに対してのアプローチ

22. 1.概要　～欠点～ • オブジェクトを動かせない。 • メッシュを分割しなければならない。 • 前計算が必要。 • リソース消費が大きい。 • 完全拡散面のみ｡ • 間接光は考慮していない

23. 1.概要 • はじめに • デモ • 概念 • 利点 • 欠点 • ゲームに対してのアプローチ

24. 1.概要～ゲームに対してのアプローチ～ • バイオハザードの背景シーンなど、オブジェクトが変化しない静的なシーン。 ICOのような写実的な表現を必要とするようなシーン。

25. 1.概要～ゲームに対してのアプローチ～ • 処理するデータ量が多いため、現在のコンシューマー機では、今すぐの実用化は難しい。 • しかし、次世代機や将来の環境では十分に実用化可能な技術であると思われる。

26. 1.概要～ゲームに対してのアプローチ～ • 「今すぐに利用できる技術」というよりも、将来の選択肢の一つとして、理解して頂ければと思います。

27. 本日の流れ 1.概要 2.global illumination 3.wavelet変換 4.実装 5.まとめ

28. 2.global illumination • global illumination • IBL • IBLの定式化 • 基底変換

29. 2.GI　～global illumination～ • global illuminationの定義 • 物理的に正しい照明計算アルゴリズムの総称｡

30. 2.GI　～global illumination～ • global illuminationの特徴 写実的な画像の生成 • 間接照明 • 柔らかな影 • 集光模様 • 関与媒質による散乱 ・・・

31. 2.global illumination • global illumination • IBL • IBLの定式化 • 基底変換

32. 2.GI　～IBL～ • IBL（Image Based Lighting） • global illuminationの一種｡ • 物体を取り巻く環境から到達する光の寄与を忠実に計算する手法｡

33. 2.GI　～IBL～

34. 2.GI　 ～IBL～

35. 2.GI　 ～IBL～

36. 2.global illumination • global illumination • IBL • IBLの定式化 • 基底変換

37. 2.GI　 ～IBLの定式化～ 頂点毎に計算

38. 2.GI　 ～IBLの定式化～ まずはレンダリング方程式を考える

39. 2.GI　 ～IBLの定式化～

40. 2.GI　 ～IBLの定式化～ 自己放射

41. 2.GI　 ～IBLの定式化～ 外部からの寄与

42. 2.GI　 ～IBLの定式化～ オブジェクトは、自己放射がないとする。

43. 2.GI　 ～IBLの定式化～ オブジェクトは完全拡散面とする( fr=1/π(定数) )

44. 2.GI　 ～IBLの定式化～ 間接光は考えず、到達する光は環境マップによる無 限遠からの光のみとする。(遮蔽を考慮する)

45. 2.GI　 ～IBLの定式化～ 環境光源情報Lenv 遮蔽情報V(0 or 1)

46. 2.GI　 ～IBLの定式化～ 新たな関数Gを以下のように定義する。 これを（4）式に代入すると

47. 2.GI　 ～IBLの定式化～ LENV,Gは、実際にはN×N要素の離散データであると すると(64×64のテクスチャであれば、N=64)

48. 2.GI　 ～IBLの定式化～ dw = sinθ×2π/N×π/2N

49. 2.GI　 ～IBLの定式化～ （6）式を(5)式に代入して書き直すと

50. 2.GI　 ～IBLの定式化～ 1/π,dω成分を予め、どちらかに掛けておき、 これを(7)式に代入すると、