Galería de Imágenes de Sondeo de Luz

Actualizado 5/8/01

Curso de SIGGRAPH 2001

Paul Debevec y Dan Lemmon dictaron un curso de medio día sobre Iluminación Basada en Imágenes durante SIGGRAPH 2001. La página web (con las notas finales) del curso está aquí. El curso cubrió tanto la teoría como la práctica del uso de imágenes de sondeo de luz para iluminar objetos generados por computadora. En este curso anunciamos el lanzamiento de HDR Shop, una herramienta para procesar y manipular imágenes de alto rango dinámico incluyendo las de sondeo de luz.

Introducción

Una imagen de sondeo de luz es una imagen omnidireccional de alto rango dinámico que registra las condiciones de incidencia de la iluminación en un punto determinado del espacio. Tales imágenes fueron utilizadas en nuestro documento Incorporando Objetos Sintéticos a Esenas Reales: Tendiendo un Puente entre los Gráficos Tradicionales y los Basados en Imágenes mediante la Iluminación Global y la Fotografía de Alto Rango Dinámico en SIGGRAPH 98 para iluminar objetos sintéticos por medio de mediciones de luz real y en un documento más reciente en SIGGRAPH 2000 para iluminar personas y objetos reales. Dos de nuestras animaciones, Rendering with Natural Light (Síntesis de Imagen con Luz Natural) y Fiat Lux fueron hechas utilizando la técnica de iluminación basada en imágenes. El producto comercial LightWave 3D soporta iluminación basada en imágenes a partir de su versión 6; ir abajo para ver algunas imágenes sintetizadas con éste usando nuestras imágenes de sondeo. Algunas de estas imágenes fueron confeccionadas a partir de panoramas de alto rango dinámico, otras fueron adquiridas mediante la toma de una o dos fotografías de alto rango dinámico de una bola espejada (ver Mapeo de Reflectividad).

El Formato de Imagen RADIANCE y su Visualización en Unix

Las imágenes de Sondeo de Luz son mediciones de la luz en el mundo real y por lo tanto son de alto rango dinámico. Por consiguiente, estas imágenes son provistas en el formato de imagen .hdr del Sistema de Síntesis de Imagen RADIANCE (Descripto el artículo de Greg Ward "Real Pixels" aparecido en Graphics Gems II.) Pueden ser vistas en un dispositivo compatible con X11 utilizando el programa ximage del RADIANCE y/o convertidas a información de punto flotante utilizando el programa "pvalue -df -H -h" del paquete del RADIANCE. Las imágenes RADIANCE también suelen usar la más tradicional aunque también ambigua extensión .pic en sus nombres de archivo, así que siéntete libre de renombrar cualquier imagen .hdr a .pic si tu programa así lo requiere.

Visualizando en Windows 95/98/2000/NT

Estas imágenes también pueden ser vistas en Windows 95/98/2000/NT utilizando nuestro programa HDRView el cual puedes bajar aquí. Presiona las teclas + y - para re-exponer la imagen y utiliza el ratón para desplazarte por la imagen, hacer acercamientos e invocar al menú del HDRView. Héchale también una mirada a nuestro más reciente programa, HDR Shop.

Información de Imagen de Punto Flotante en Bruto

Las imágenes en formato de punto flotante en bruto están escritas en 4 bytes de presición simple, big-endian, con planos de color entrelazados. Ahora también existe un directorio con versiones little-endian de esas imágenes de punto flotante (las cuales son útiles si estás usando un PC en vez de una SGI, por ejemplo). Toma nota de las dimensiones de la imagen así podrás cargarlas correctamente. Hemos desarrollado también una versión de punto flotante muy simple del formato .ppm Portable Pixmap (.pfm para Portable Floatmap) la que soportaremos en breve conjuntamente con las versiones de punto flotante del formato TIFF.

Haciendo Tus Propias Imágenes de Sondeo de Luz

Si estás interesado en crear tus propias imágenes de alto rango dinámico, ahora está disponible el paquete HDRShop desarrollado en el USC Institute for Creative Technologies (Instituto para Tecnologías Creativas de USC). Una de las formas más sencillas de crear una imagen de sondeo de luz es tomar una foto de alto rango dinámico de una bola espejada; otras técnicas implican "pegar" varias imágenes una al lado de la otra (tal como lo hace el Stitcher de RealViz), o usar una cámara de barrido panorámico como las fabricadas por Panoscan o Spheron.

Imágenes de Sondeo de Luz

Las siguientes imágenes de sondeo de luz fueron creadas tomando dos fotos de una bola espejada a noventa grados de separación y ensamblando ambos mapas de irradiación en este conjunto registrado de información. El mapeo de coordenadas de estas imágenes es tal que en el centro de la imagen está lo que se halla directamente en frente, a lo largo de la circunferencia de la imagen está lo que se halla directamente atrás y la línea horizontal que atraviesa el centro mapea linealmente el ángulo acimutal con la coordenada del pixel.

Por lo tanto, si consideramos que las imágenes a ser normalizadas tienen coordenadas u=[-1,1], v=[-1,1], tenemos theta=atan2(v,u), phi=pi*sqrt(u*u+v*v). El vector unidad que apunta en la dirección correspondiente se obtiene rotando (0,0,-1) por phi grados alrededor del eje y (hacia arriba) y luego theta grados alrededor del eje -z (hacia adelante). Dado un vector dirección en el mundo real (Dx, Dy, Dz), la coordenada (u,v) correspondiente en la imagen de sondeo de luz es (Dx*r,Dy*r) donde r=(1/pi)*acos(Dz)/sqrt(Dx^2 + Dy^2).

Nota que cada imagen de sondeo de luz representa 360 × 360 grados completos o 4pi esteridianos. También nota que el mapeo utilizado es diferente al mapeo que observamos en una bola espejada -- el mapeo que estamos usando evita los problemas de muestreo pobre en las cercanías de las direcciones que apuntan hacia atrás, alrededor de la circunferencia de la imagen. Estas imágenes también han sido convertidas (usando HDR Shop) al formato cubo de entorno en cruz vertical (vertical cross environment cube format) y están disponibles en este formato abajo.

Nota sobre la descarga:

Las imágenes de sondeo de luz necesitan ser transferidas como archivos binarios. Sin embargo, como el formato .hdr comienza con un cabezal de texto algunos navegadores (p.ej. Netscape) lo interpretan como si fuera un archivo de texto y realizan una conversión de caracteres, corrompiendo los archivos. Internet Explorer no aparenta tener este problema. Para evitar esto, todas las imágenes están disponibles en un único archivo tar comprimido con gzip all_probes.tar.gz de 18.557.917 bytes. Si estás usando un PC en vez de una máquina basada en Unix, puedes bajar todas las imágenes como un archivo zip all_probes.zip de 20.686.564 bytes (algunos programas de PC no extraen archivos tar de Unix correctamente).

Catedral Grace, San Francisco
1000 × 1000
Rango dinámico: 200000:1

Mapa angular: .hdr | .float.gz

Usada como entorno de iluminación en la Figura 6 del documento de SIGGRAPH 98. Ensamblada a partir de dos imágenes de irradiación de una esfera espejada tomadas con una cámara de video digital Sony VX1000 (aprox. diez imágenes por muestra.)

Bosque de Eucalyptus, UC Berkeley
900 × 900
Rango dinámico: 5000:1

Mapa angular: .hdr | .float.gz

Usada como entorno de iluminación en Rendering with Natural Light; adquirida de forma similar a la imagen de la Catedral Grace.

Basílica de San Pedro, Roma
1500 × 1500
Rango dinámico: 200000:1

Mapa angular: .hdr | .float.gz

Usada en parte como información de iluminación para las secuencias principales en Fiat Lux. Ensamblada a partir de dos imágenes de irradiación de una bola espejada y luego retocadas en su parte inferior usando Photoshop. Cada imagen Radiance fue ensamblada a partir de seis exposiciones, a tres stops de distancia, con una cámara digital Kodak DCS520.

La Galería Uffizi, Florencia
1500 × 1500
Rango dinámico: 500:1

Mapa angular: .hdr | .float.gz

Usada como entorno de iluminación para la secuencia media en Fiat Lux. Ensamblada a partir de un panorama completo formado por un conjunto de dieciocho imágenes; presenta el mayor grado de detalle de todas las imágenes de este sitio.

Tumba de Galileo, Santa Croce, Florencia
1000 × 1000
Rango dinámico: 7000:1

Mapa angular: .hdr | .float.gz

Usada como entorno de iluminación para la secuencia final en Fiat Lux, tomada de forma similar a la imagen de sondeo de San Pedro pero sin retocar.

Cráneo iluminado con esta imagen en LW3D
por Terrence Walker

Imágenes de Sondeo de Luz Simples

Las siguientes imágenes de sondeo de luz fueron confeccionadas a partir de una única imagen de alto rango dinámico de una bola espejada. Como sólo una imagen fue usada, las imágenes muestran la cámara y al fotógrafo y éstas no presentan un buen muestreo en el área opuesta a la cámara.

Cocina del 2213 de la calle Vine
640 × 640
Rango dinámico: 2000:1

Mapa angular: .hdr | .float.gz

Usada como entorno de iluminación en las Figuras 2, 3, 4(a), 5 y 8 del documento de SIGGRAPH 98.

Pasaje Nublado, Patio de Soda
640 × 640
Rango dinámico: 1000:1

Mapa angular: .hdr | .float.gz

Usada como entorno de iluminación en la Figura 4(b) del documento de SIGGRAPH 98.

Campus al Atardecer
640 × 640
Rango dinámico: 2000:1

Mapa angular: .hdr | .float.gz

Playa Funston al Atardecer
640 × 640
Rango dinámico: 800:1

Mapa angular: .hdr | .float.gz

Cráneo iluminado con esta imagen en LW3D
por Terrence Walker

Imágenes de sondeo en Formato Cubo de Entorno en Cruz Vertical

Las imágenes presentadas a continuación son las mismas nueve de arriba convertidas al formato cubo en cruz vertical usando HDR Shop. Están disponibles como imágenes .hdr de RADIANCE o como TIF de 8 bits de bajo rango dinámico.

.hdr de RADIANCE:

TIF de Bajo Rango Dinámico:

Más Imágenes

Arnie Cachelin de NewTek, Inc. ha generado algunas imágenes de Sondeo de Luz sintéticas en el formato TIFF log-luv de alto rango dinámico, disponibles en su página Virtual Light Probes.

Hay algunas imágenes de alto rango dinámico adicionales en la página principal de imágenes de alto rango dinámico.

Iluminando Objetos Sintéticos con Luz Real

Usando RADIANCE

Revisa los archivos originales de nuestra animación Rendering with Natural Light, que demuestra la iluminación basada en imágenes en RADIANCE.

Usando IBI en LightWave 3D 6 o superior...

La Iluminación Basada en Imágenes ha sido implementada en el paquete LightWave 3D 6.0 de NewTek y la Galería de Imágenes de Sondeo de Luz ha sido incluída en su CD de distribución. Algunas imágenes de muestra de cráneos rendereados usando nuestras imágenes de sondeo han sido hechas en LW3D por Terrence Walker.

Marko Dabrovic ha preparado un tutorial sobre cómo renderear imágenes de Sondeo de Luz virtuales con Terragen y luego cómo renderear con ellas en Lightwave.

Eliza Ra ha preparado una sintética página web acerca del uso de iluminación basada en imágenes tanto en LightWave 6.0 como en RADIANCE, completo con algunos archivos de ejemplo.

Arnie Cachelin preparó un tutorial más profundo disponible como parte de las notas correspondientes al curso de Iluminación Basada en Imágenes de SIGGRAPH 2001.

Paul Debevec / paul@debevec.org / Traducido por Gabriel Gazzán.