Real-time diffuse indirect illumination with virtual light meshes

Abstract

Indirect illumination on a rendered scene can add a great deal to its visual quality, but it is also a costly operation. Therefore, a lot of research targets how to render indirect illumination in real-time. While powerful techniques for real-time indirect illumination currently exist, they provide only coarse-grained artistic control over the trade-off between quality and speed. We propose a Virtual Light Mesh to compute the scene’s diffuse indirect illumination, inspired by the use of other current auxiliary meshes such as Navigation Meshes and Collision Meshes. A Virtual Light Mesh (VLM) is a simplified mesh of polygonal lights used to approximate the light bounced by the real geometry. Together with the VLM, we design an acceleration data structure for efficient indirect illumination performance with a complex VLM. The use of VLM presents some positive properties: greater artistic control of the indirect illumination characteristics; the possibility of integration with existing techniques such as skeletal animation and procedural generation; and simple integration into existing asset production tools and pipelines. Our experimental results show that artist controlled indirect illumination is a viable alternative to existing methods.

A iluminação indireta é capaz de elevar consideravelmente a qualidade visual de cenas renderizadas, mas é também uma operação custosa. Por este motivo, há muito esforço de pesquisa voltado para a renderização de iluminação indireta em tempo real. Apesar de atualmente existirem técnicas poderosas para a iluminação indireta em tempo real, elas fornecem ao artista apenas um controle grosseiro do equilíbrio entre qualidade e desempenho. Nós propomos uma Malha de Luzes Virtuais para calcular a iluminação indireta difusa numa cena, inspirados pelo uso de outras malhas auxiliares, como Malhas de Navegação e Malhas de Colisão. Uma Malha de Luzes Virtuais (MLV) é uma malha simplificada de luzes poligonais usadas para aproximar a luz refletida pela geometria real. Juntamente com a MLV, nós projetamos uma estrutura de dados de aceleração para atingir um desempenho eficiente com iluminação indireta usando uma MLV complexa. O uso da MLV apresenta algumas características vantajosas: maior controle artístico dos atributos da iluminação indireta; a possibilidade de integração com técnicas existentes como animação esquelética e geração procedural; e integração simples com ferramentas e processos de produção de arte existentes. Nossos resultados experimentais mostram que a iluminação indireta controlada por artistas é uma alternativa viável a métodos existentes.