Rendering of densely recorded light fields

Abstract

Light fields present an alternate approach for producing images of a high degree of realism, by capturing real world data in the form of images, or by traditional techniques like raytracing a synthetic scene. In both cases, the produced data can be utilized to render images from positions which were previously not recorded or with different camera parameters and configurations. The resolution and spatial density, at which such light fields are recorded, influence the mass of produced data that has to be handled. This work focuses on densely recorded light fields and attempts to produce synthesized images computed from the available data, defined by a camera moving through space. Synthesized cameras are also able to change their aperture size and focus setting. Rendered cameras behave according to the thin lens model. A method for extraction of relevant light field images is proposed. For rendering of the data, two different approaches are evaluated. The first approach collects rays which are present in the light field in synthetic sensor plates. In an alternative approach, rays are collected in a standard hash map, and rendered by constructing and querying a kd-tree. Both approaches yield a set of properties which make them useful in different scenarios, and can also be combined to an hybrid renderer. The proposed system is intended to run on several machines in parallel.

Lichtfelder bieten einen alternativen Ansatz zur Erstellung von Bildern mit hohem Realitätsgrad, indem Bilddaten durch echte Kameras aufgenommen, oder diese von synthetischen Szenen erstellt werden. In beiden Fällen können diese Daten verwendet werden, um neue Bilder aus völlig neuen Positionen oder geänderten Kameraparametern- und Konfgurationen zu erstellen. Die Auflösung, und die räumliche Dichte, mit der das Lichtfeld aufgenommen wurde, beeinflussen die Masse an produzierten Daten, die es zu verarbeiten gilt. Diese Arbeit konzentriert sich auf dichte Lichtfelder, und versucht synthetische Aufnahmen aus den vorhanden Daten zu produzieren, definiert durch eine Kamera welche sich durch den Raum bewegt. Synthetische Kameras sind auch in der Lage, ihre Blende und Fokuseinstellung zu verändern. Diese Kameras verhalten sich nach dem Modell dünner Linsen. Eine Methode zur Bestimmung von relevanten Bildern des Lichtfelds wird vorgeschlagen. Zur Erstellung der neuen Bilder werden zwei verschiedene Ansätze evaluiert. Der erste Ansatz sammelt Strahlen des Lichtfelds in synthetischen Sensorplatten. Alternativ werden Strahlen in einer Hash Map gesammelt, und nach Aufbau eines kd-Baums gewünschte Strahlen angefragt. Beide Ansätze haben Eigenschaften, welche sie in verschiedenen Szenarien verwendbar machen, auch als kombinierter Hybrid-Renderer. Das vorgeschlagene System ist darauf ausgelegt, parallel auf mehreren Rechnern zu laufen.