Interactive photorealistic scene manipulation using path tracing

Abstract

Rendering pleasing photorealistic images requires both a high-quality renderer and wellcrafted scenes. While rendering algorithms and systems have made some impressive progress over the last two decades, creating nice scenes still remains highly dependent of the artistic skills of the modeler. As a result, researchers tend to rely on a small number of existing good-looking scenes to test their algorithms. While creating new scenes from scratch is difficult for non-artists, editing existing scenes to achieve new and desired results is a task at the reach of the average graphics user. We present a system that allows users with no special artistic skills to create new scenes by modifying existing ones through a simple user interface. Enabled by modern hardware and software advancements, we render the scenes photorealistically using path tracing and provide instant feedback on the user modifications. The quality of the images generated by our system is comparable to established offline renderers, such as PBRT, while still maintaining interactive performance. Our system should stimulate the creation of new scene datasets, and allow anyone to customize existing scenes with shapes and materials according to his/her specific needs or desires. The easy customization of scenes and the high-quality renderings produced by our system may also stimulate other professionals, such as designers, scenographers, architects, decorators, etc. to make more intense use of computer generated imaging in their daily tasks.

Renderizar imagens fotorealistas agradáveis requer tanto um renderizador de alta qualidade quanto cenas bem feitas. Enquanto sistemas e algoritmos de rendering tiveram progressos impressionantes nas últimas duas décadas, a criação de cenas interessantes ainda é altamente dependente nas habilidades artísticas do modelador. Como resultado, pesquisadores tendem a usar uma porção pequena de boas cenas já existentes para testar seus algoritmos. Embora a criação de cenas do zero seja difícil para não-artistas, editar cenas existentes para conseguir novos resultados é uma tarefa ao alcance do usuário médio de computação gráfica. Nós apresentamos um sistema que permite usuários sem habilidades artísticas especiais a criar novas cenas modificando cenas existentes através de uma interface simples. Baseado em avanços recentes em hardware e software nós renderizamos as cenas fotorealisticamente usando path tracing, provendo feedback instantâneo nas modificações do usuário. A qualidade das imagens geradas pelo nosso sistema é comparável a renderizadores offline estabelecidos, como o PBRT, enquanto ainda mantendo performance interativa. Nosso sistema deve estimular a criação de novos datasets de cenas, e permitir a qualquer um a customizar cenas existentes com formas e materiais de acordo com sua necessidade ou desejo. A fácil customização de cenas e as imagens de alta qualidade produzidas pelo nosso sistema também podem estimular outros profissionais, como designers, cenógrafos, arquitetus, decoradores, etc. a fazer uso mais intenso de imagens geradas por computador em suas tarefas diárias.