Literatura na temat renderowania materiałów i efektów wolumetrycznych często wykorzystuje terminologię fizyki matematycznej. Powiedzmy, że dobrze rozumiem pojęcia związane z renderowaniem powierzchni. Jakie pojęcia muszę zrozumieć przy renderowaniu wolumetrycznym? (Renderowanie w czasie rzeczywistym i offline).
Co dokładnie oznacza rozpraszanie światła w kontekście renderowania wolumetrycznego? (I dlaczego dzieli się na rozpraszanie i rozpraszanie?)
Jaki jest związek między transmisją, tłumieniem i pochłanianiem?
Co to jest funkcja fazy i jak odgrywa ona rolę w renderowaniu wolumetrycznym? (W szczególności funkcja fazy Henyeya-Greensteina.)
Co to jest prawo Beer-Lambert i jaki ma to związek z rozpraszaniem światła?
Zasadniczo, jak mam rozumieć na podstawie takich diagramów?
źródło
Odpowiedzi:
Kiedy po raz pierwszy przeczytałem o tym wszystkim, natknąłem się na ten link, który pomógł mi lepiej zrozumieć ten duży temat. Również ten idzie do jakiegoś bardziej szczegółowo na rzeczy wymienionych tutaj.
Rozpraszanie światła jest naturalnym zjawiskiem, które powstaje, gdy światło wchodzi w interakcję z cząsteczkami rozmieszczonymi w mediach podczas jego przemieszczania się. Z Wikipedii :
W grafice komputerowej istnieją modele, które zostały opracowane w celu symulacji efektu lekkich obiektów przemieszczających się od punktu wejścia ( Punkt A ) do punktu wyjścia ( Punkt B ). Kiedy światło przemieszcza się z A do B , zmienia się ono z powodu interakcji z cząsteczkami i te interakcje są często określane jako Absorpcja , Rozpraszanie Zewnętrzne i Rozpraszanie . Często można je zobaczyć w dwóch grupach; Transmitancja (absorpcja i rozpraszanie zewnętrzne), którą lubię uważać za „utratę światła” i rozpraszanie („zyskane światło”).
Absorpcja jest w zasadzie padającą energią świetlną, która jest przekształcana w inną formę energii, a zatem „tracona”.
Przepuszczalność
Przepuszczalność opisuje sposób światło odbijane za objętość będzie osłabiony w wyniku wchłaniania podczas jej przemieszczania się nośnika z A do B . Zazwyczaj oblicza się to na podstawie prawa Beer-Lamberta, które wiąże tłumienie światła z właściwościami materiału, przez który podróżuje.
Gdy światło przemieszcza się przez medium, istnieje szansa, że fotony mogą zostać rozproszone od ich kierunku padania, a zatem nie dostaną się do oka obserwatora, co jest określane jako Rozproszenie. W większości modeli równanie transmitancji jest nieznacznie zmieniane w celu wprowadzenia koncepcji rozproszenia.
W rozproszeniu
Powyżej widzieliśmy, jak światło może zostać utracone z powodu rozproszenia fotonów z kierunku patrzenia. Jednocześnie światło może być rozproszone z powrotem w kierunku patrzenia, gdy przemieszcza się od A do B, co nazywa się rozpraszaniem.
Samo rozpraszanie cząstek jest dość złożonym tematem, ale w zasadzie można go podzielić na rozpraszanie izotropowe i anizotropowe. Modelowanie rozpraszania anizotropowego zajęłoby dużo czasu, dlatego zwykle grafiki komputerowej to jest uproszczone przez zastosowanie funkcji fazę, która opisuje ilość światła padającego światła od kierunku, w którym są rozproszone w kierunku patrzenia podczas przemieszczania od A do B .
Jedną z powszechnie stosowanych nieizotropowych funkcji fazowych jest funkcja fazowa Henyeya-Greensteina, która może modelować rozpraszanie do tyłu i do przodu. Zwykle ma jeden parametr, g ∈ [-1, 1], który określa względną siłę rozpraszania do przodu i do tyłu.
źródło