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Defesa de Dissertação de Mestrado de Victor Martins Peres

14/10/2022, 14:00h, por videoconferência. Link: https://meet.google.com/zci-kwdg-onp

Non-Homogeneous Denoising for Virtual Reality in Real-Time Path Tracing Rendering

Abstract:

Path-tracing is a rendering method used in visual effects (VFX) in films, television programs and digital animation, being the state-of-the-art when graphical realism is required. Real-time Path-tracing is becoming an important approach for the future of games and virtual reality interactive environments, which also requires graphical realism for its immersive factor. Due to its exponential nature, this method of rendering requires optimizations for it to be executed in a satisfactory way (with at least 60 frames per second) in real-time. Among different possible optimizations, denoising Monte Carlo rendered images is necessary, due to low sampling densities. When dealing with Virtual Reality devices, other optimizations can also be considered, such as foveated rendering techniques. Hence, this work proposes a novel and promising rendering pipeline for denoising a real-time path-traced application in a dual-screen system such as head-mounted display (HMD) devices. Therefore, characteristics of the foveal vision are leveraged by computing G-Buffers with the features of the scene and a buffer with the foveated distribution for both left and right screens. Later, we path trace the image according to the coordinates buffer generating only a few initial rays per selected pixel, and reconstruct the noisy image output with a novel non-homogeneous denoiser that accounts for the pixel distribution. The experiments showed that this proposed rendering pipeline could achieve a speedup factor up to 1.35 compared to one without the optimizations.

Resumo:

Path-tracing é um método de renderização usado em efeitos visuais em cinema, programas de televisão e animações digitais, sendo o estado da arte quando é necessário realismo gráfico. Path-tracing em tempo real está se tornando uma abordagem importante para o futuro dos jogos e aplicações interativas, como ambientes interativos de realidade virtual que necessitam de realismo gráfico para alto grau de imersão. Dado a natureza exponencial, este método de renderização necessita otimizações para ser executado de forma satisfatória (pelo menos 60 quadros por segundo) em tempo real. Entre as diferentes possíveis otimizações, a redução de ruído em imagens renderizadas pelo método de Monte Carlo é importante, devido à baixa densidade de amostras. Lidando com dispositivos de realidade virtual, outras otimizações podem ser consideradas, como técnicas de Foveated Rendering. Portanto, este trabalho propõe um pipeline de renderização novo e promissor para reconstrução de ruído de imagens renderizadas com Path-tracing em tempo-real para aplicações em um sistema de duas telas como um dispositivo HMD (Head-Mounted Display). Assim, as características da visão foveal são aproveitadas computando os G-Buffers contendo os atributos da cena e um buffer com a distribuição foveal tanto para a tela esquerda quanto para a direita. Em seguida, a renderização em path-tracing é computada conforme o buffer de coordenadas, gerando uma densidade pequena de raios iniciais por píxel selecionado e, logo, uma imagem ruidosa. Por fim, reconstruímos esta imagem com o denoiser não-homogêneo, considerando a distribuição de píxeis. Os experimentos mostram que o pipeline de renderização proposto tem um fator de speedup de 1,35 em comparação com um pipeline sem as otimizações.

Banca  examinadora:

Prof. Esteban Walter Gonzalez Clua, UFF – Presidente
Prof. Anselmo Antunes Montenegro, UFF
Prof. Antônio Lopes Apolinário Júnior, UFBA

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