Mollifizierung für Fotorealistische Bildsynthese mit beschränkter Rechenzeit

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Carsten Dachsbacher
• Fachliche Zuordnung: Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 323377784

Realistische Bildsynthese, oder Rendering, ist ein zentrales Problem in der Computergrafik mit zahlreichen Anwendungsbereichen, von der digitalen Unterhaltung bis zur Architektur und zum industriellen Produkt-Design. Das Ziel der meisten herkömmlichen Rendering-Algorithmen ist, mit fortschreitender Berechnungszeit so schnell wie möglich zu einer Referenzlösung zu konvergieren. Die Berechnung wird typischerweise beendet sobald gewünschte Qualitätskriterien erfüllt werden, aber die gewünschte Rechenzeit ist keine Eingabe an den Renderer. Im Gegensatz dazu betrachten wir in diesem Projekt das Problem, die bestmögliche Näherungslösung innerhalb eines gegebenen Zeitlimits zu erhalten. Eine zentrale Idee um dies zu erreichen ist, das Bildsynthese-Problem, das heißt die Szene und die Lichttransportsimulation einschließlich Bildrekonstruktion, so zu modifizieren, dass ein einfacheres Problem entsteht. Dies wird oft als "Mollifizierung" (engl. Mollification) bezeichnet. Mollifizierung ermöglicht es uns, eine bessere Annäherung des gewünschten Bildes innerhalb eines bestimmten Zeitbudgets zu erreichen. Das mollifizierte Problem muss zwar im Allgemeinen nicht zur Referenzlösung des Ausgangsproblems konvergieren, aber es ermöglicht innerhalb der begrenzten Rechenzeit eine bessere Annäherung im Vergleich zur Berechnung des ursprünglichen Problems. Wir glauben, dass diese Problemstellung in Anwendungsszenarien sehr relevant ist, wo vom Benutzer nicht erwartet werden kann, eine beliebige Zeit zu warten bis eine Simulation akzeptable Ergebnisse liefert. Bei der interaktiven Modellierung eines gewünschten Produkt-Designs zum Beispiel ist es viel nützlicher für die Nutzer eine bestimmte Zeit anzugeben, die sie bereit sind auf eine Visualisierung zu warten. Unsere vorgeschlagenen Techniken versuchen, die bestmögliche Näherungslösung in diesem Zeitrahmen zu liefern. In diesem Projekt werden wir einen theoretischen Rahmen für Mollifizierung und praktische Algorithmen entwickeln, um deren Vorteile zu demonstrieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Matthias Zwicker