In dit vak leert de student hoe met een computer fotorealistische beelden van virtuele (synthetische) 3D omgevingen berekend kunnen worden. Het doel is een beeld te berekenen dat niet van een foto te onderscheiden zou zijn, wanneer het te visualiseren tafereel zou bestaan en de foto vanuit het overeenkomstige standpunt en kijkhoek genomen zou worden. Een archetypische toepassing betreft het berekenen van fotos van architecturale ontwerpen van gebouwen voor deze gebouwd worden, met correcte berekening van lichtinval, schaduwen en weerkaatsing van licht, maar fotorealistische beeldsynthese speelt in veel meer toepassingen een cruciale rol.

Net zoals in andere vakken gaat het niet alleen om de concrete kennis over het domein, maar vooral ook om de methodologie en de achterliggende technieken. We vertrekken van de fysica van de voortplanting van licht in een 3D omgeving, wat aanleiding geeft tot een vergelijking, de zogenaamde rendering equation, en begrippen zoals de bidirectionele reflectiedistributiefunctie, die modelleert hoe een oppervlak licht weerkaatst. Dit zijn belangrijke begrippen, ook in computervisie bijvoorbeeld. Vervolgens maken we kennis met Monte Carlo methoden : wiskundige methoden die toelaten om zeer ingewikkelde berekeningen op een intuitieve manier op te lossen. Monte Carlo methoden worden in tal van domeinen gebruikt, vaak als laatste redmiddel waar andere technieken, die efficienter zijn voor meer eenvoudige problemen, falen. Toepassing van Monte Carlo technieken voor de oplossing van de visualisatievergelijking levert een eenvoudig te begrijpen, maar bewezen correcte, uitbreiding op van het klassieke ray tracing algoritme, dat in het vak computer graphics in de tweede bachelor aan bod kwam. Deze uitbreiding in staat om een veel breder gamma aan lichtpropagatie en -reflectieverschijnselen correct te berekenen. Door het problem op de gepaste manier om te keren, leren we tot slot een aantal andere uitbreidingen kennen, ondermeer gebaseerd op dichtheidsschattingen (density estimation), zoals de befaamde foton map methode.

Het vak wordt ondersteund door een practicum, waarin in groepen van twee studenten een naieve ray tracer wordt uitgewerkt tot een fotorealistische rendering engine.

In dit vak leert de student hoe met een computer fotorealistische beelden van virtuele (synthetische) 3D omgevingen berekend kunnen worden. Het doel is een beeld te berekenen dat niet van een foto te onderscheiden zou zijn, wanneer het te visualiseren tafereel zou bestaan en de foto vanuit het overeenkomstige standpunt en kijkhoek genomen zou worden. Een archetypische toepassing betreft het berekenen van fotos van architecturale ontwerpen van gebouwen voor deze gebouwd worden, met correcte berekening van lichtinval, schaduwen en weerkaatsing van licht, maar fotorealistische beeldsynthese speelt in veel meer toepassingen een cruciale rol.

Net zoals in andere vakken gaat het niet alleen om de concrete kennis over het domein, maar vooral ook om de methodologie en de achterliggende technieken. We vertrekken van de fysica van de voortplanting van licht in een 3D omgeving, wat aanleiding geeft tot een vergelijking, de zogenaamde rendering equation, en begrippen zoals de bidirectionele reflectiedistributiefunctie, die modelleert hoe een oppervlak licht weerkaatst. Dit zijn belangrijke begrippen, ook in computervisie bijvoorbeeld. Vervolgens maken we kennis met Monte Carlo methoden : wiskundige methoden die toelaten om zeer ingewikkelde berekeningen op een intuitieve manier op te lossen. Monte Carlo methoden worden in tal van domeinen gebruikt, vaak als laatste redmiddel waar andere technieken, die efficienter zijn voor meer eenvoudige problemen, falen. Toepassing van Monte Carlo technieken voor de oplossing van de visualisatievergelijking levert een eenvoudig te begrijpen, maar bewezen correcte, uitbreiding op van het klassieke ray tracing algoritme, dat in het vak computer graphics in de tweede bachelor aan bod kwam. Deze uitbreiding in staat om een veel breder gamma aan lichtpropagatie en -reflectieverschijnselen correct te berekenen. Door het problem op de gepaste manier om te keren, leren we tot slot een aantal andere uitbreidingen kennen, ondermeer gebaseerd op dichtheidsschattingen (density estimation), zoals de befaamde foton map methode.

Het vak wordt ondersteund door een practicum, waarin in groepen van twee studenten een naieve ray tracer wordt uitgewerkt tot een fotorealistische rendering engine.