レイトレーシングによるコンピュータグラフィクス入門

実施場所

春日エリア・7C202 (実習室 III)

担当教員

金森由博 (kanamori@cs, 内線 5388, 総B925)
※メールアドレスは上記 "@cs" に続けて、".tsukuba.ac.jp" としてください。

最終課題

これまで実装した機能を使って、できるだけ凝った画像をレンダリングしてください。レンダリングした画像は下記のレポートに含めてください。

情報メディア実験のレポート

提出物

• レポート (※形式は PDF, Word, HTML など、結果画像を入れてほしいのでプレーンテキストは不可)
• ソースコード

提出方法

• レポートはメールに添付か、ソースコードと同じ要領で提出
• ソースコードは、コンパイルに必要な全ファイルを zip 形式などに圧縮し、Web 経由でアクセスできる場所に置いて、その URL をメール (※ソースコードはファイルサイズが大きくなりそうなので、メール添付不可, Dropbox でも OK)
• メールは金森 (kanamori<AT>cs.tsukuba.ac.jp) まで、締切は 2/8 (金) 17:00

レポートの作成要領

• 氏名、学籍番号も記入
• ソースコードの置いてある URL を記入
• レジュメで指示された個々の課題が達成できたか判断できるように、プログラムを実装できたところまでについて、以下を載せる
  1. 実装した内容の簡単な説明
  2. それぞれについて結果画像 1, 2 枚
  3. ソースコードのどこが関連するかについての情報
• 実験の感想

実習教材

1. C++ について
• 参考資料「C 言語経験者のための C++ 入門」
• 参考 URL
  • 藤澤先生による C++ の解説 (ページ下の「C++ について」参照)
  • ロベールのＣ＋＋教室
  • WisdomSoft C++ 入門


2. 雛形ソースコードの入手・コンパイル
   • 雛形のプログラム一式
   • レジュメ「レイトレーシング法による画像生成について」
   • レジュメ「ベクトル・マトリクスライブラリの使用方法」
   • レジュメ「レイトレーシングにおける数値誤差について」

   同梱の Visual Studio 2017 用プロジェクトファイルを用いて、"Release" モード、"x86" を選んでコンパイルする。

3. レイと三角形の交差判定
   • レジュメ「レイと三角形の交差判定」
   
   
4. 物体の陰影の計算
   • レジュメ「物体の陰影の計算」
   • 拡散反射のためのシーン定義ファイル, 参照画像
   • 光沢 (Phong) 反射のためのシーン定義ファイル, 参照画像

   シーン定義ファイルは Config フォルダに入れる。なお上記の拡散反射と光沢反射のためのシーン定義ファイルはすでに同梱されている。

5. 光の反射・屈折の計算
   • レジュメ「光の反射・屈折の計算」
   • 完全鏡面反射のためのシーン定義ファイル, 参照画像
   • 屈折のためのシーン定義ファイル, 参照画像
   
   
6. テクスチャマッピング
   • レジュメ「テクスチャマッピング」
   • 地球のテクスチャ画像 をダウンロードして、レイトレのプロジェクトファイルのあるフォルダに入れてください。
   • テクスチャマッピング用のシーン定義ファイルと参照画像
   
   
7. アンチエリアシング
   • レジュメ「アンチエリアシング」
   • サンプリングの確認用プログラム
   • Jitter サンプリングの参照画像 および Multi-Jitter サンプリングの参照画像
   
   
8. 環境マッピング
   • レジュメ「環境マッピング」
   • 次のファイルを差し替えてください。[EnvironmentMap.cpp]
   • 環境マッピング用のシーン定義ファイル および 参照画像
   
   
9. Image-based Lighting (IBL)
   • レジュメ「Image-Based Lighting」
   • IBL 用のシーン定義ファイル および 参照画像
   
   
10. 三角形メッシュの読み込み
    • Meshes フォルダの bunny_409.obj というファイルを次のファイルで置き換えてください。[bunny_409.obj]
    • ソースコードの MeshLoader フォルダに入っている MeshLoader.cpp ファイルを次のファイルで置き換えてください。[MeshLoader.cpp]
    • レジュメ「三角形メッシュ」
    • 三角形メッシュ用シーンファイル
    
    
11. 空間データ構造を用いたレイトレーシングの高速化
• レジュメ「ユニフォームグリッドを用いたレイと三角形メッシュの交差判定の高速化」
• AxisAlignedBox とレイの交差判定のためのシーンファイル
• ユニフォームグリッドのための追加のシーンファイル


12. 形状のインスタンス化と座標変換
• レジュメ「形状のインスタンス化と座標変換」
• 座標変換用のシーン定義ファイル および 参照画像


13. メタボール
• レジュメ「メタボール」
• メタボール用のシーン定義ファイル および 参照画像


14. (余力のある人向け) パストレーシングによる大域照明
Kindle で販売されていたデジタル書籍 (洋書) が無料公開されており、それを読みつつ、課題の Visual Studio のプロジェクトとは別に、パストレーシングによる大域照明を実装する。
• デジタル書籍の PDF
• 著者によるブログ記事: Ray Tracing in One Weekend
• 著者によるブログ記事: Ray Tracing: the Next Week
• 著者によるブログ記事: Ray Tracing: The Rest of Your Life

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最終更新: 2018/11/16