При моделировании распространения излучения яркость каждого пучка лучей рассчитывается с учётом оптических свойств объектов виртуальной сцены, с которыми он взаимодействует. По оптическим свойствам объекты могут грубо подразделяться на диффузные и зеркальные. Обычно используемая при моделировании трассировка лучей на основе методов Монте-Карло позволяет рассчитывать яркость пучка после встречи с диффузной поверхностью. При встрече же его с зеркальной поверхностью он отражается (или преломляется) до тех пор, пока не достигнет диффузной поверхности, где только и рассчитывается его яркость. В предлагаемом подходе диффузные элементы разделяются на истинно диффузные и квазизеркальные. Наиболее естественный критерий для последних – рассеяние в узком конусе «вокруг» чисто зеркального направления рассеяния. Элементом сцены может быть также суперпозиция обоих типов рассеяния, когда её двулучевая (двунаправленная) функция отражательной способности (BRDF) трактуется как сумма истинно диффузной и квазизеркальной частей. В работе показано, как разные компоненты освещённости взаимодействуют с квазизеркальными объектами, и описано, как это реализуется в двунаправленной стохастической трассировке лучей. Предложенный подход позволяет значительно снижать стохастический шум для ряда сцен, включая и те, для которых не удаётся достигать хороших результатов при любых настройках стандартного метода. Он также применим к моделированию объёмного рассеяния, трактуя фазовую функцию среды как квазизеркальную. В этом случае выделение квазизеркальных объектов не основано на характере BRDF: квазизеркальной трактуется среда, в то время как поверхности, даже если их BRDF уже, остаются истинно диффузными. В статье показывается преимущество такого подхода. 1. Jensen Н.W. Global illumination using photon maps / in Proceedings of the Eurographics Workshop on Rendering Techniques ‘96. – Wien: Springer-Verlag, 1996. – Р. 21–30.
2. Jensen H.W., Christensen P. High quality rendering using ray tracing and photon mapping / in ACM SIGGRAPH 2007 Courses, SIGGRAPH ‘07, ACM, 2007.
3. Hachisuka T., Jensen H.W. Stochastic progressive photon mapping / in ACM SIGGRAPH Asia 2009 Papers, SIGGRAPH Asia ‘09, ACM, 2009. – Р. 141:1–141:8.
4. Pharr M., Humphreys G. Physically Based Rendering, Second Edition: From Theory To Implementation. – San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers Inc., 2010.
5. Жданов Д.Д., Ершов С.В., Волобой А.Г. Адаптивный выбор глубины трассировки обратного луча в методе двунаправленной стохастической трассировки лучей / in Proceedings of 25-th International Conference on Computer Graphics and Vision, September 22–25, 2015. – Р. 44–49.
6. Vorba J. Bidirectional photon mapping / in Proceedings of CESCG 2011: The 15th Central European Seminar on Computer Graphics, SIGGRAPH ‘86, (Prague), Charles University, 2011.
7. Ershov S.V., Zhdanov D.D., Voloboy A.G. Estimation of noise in calculation of scattering medium luminance by mcrt // Mathematica Montisnigri. – 2019. – Vol. XLV. – P. 60–73.
8. Georgiev I., Krivanek G.J., Davidovic T., Slusallek P. Light transport simulation with vertex connection and merging // ACM Trans. Graph. – 2012. – Vol. 31, No. 6. – P. 192:1–192:10.
9. Popov S., Ramamoorthi R., Durand F., Drettakis G. Probabilistic Connections for Bidirectional Path Tracing // Computer Graphics Forum (Proceedings of the Eurographics Symposium on Rendering). –2015. – Vol. 34, No. 4.
10. Dodik N. Implementing probabilistic connections for bidirectional path tracing in the Mitsuba Renderer / Bachelor Thesis. – Wien: Technische Universität Wien, 2017.
11. Kajiya J.T. The rendering equation / in Proceedings of the 13th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques, SIGGRAPH ‘86. – 1986. – Vol. 20, No. 4. – P. 143–150.
12. Ershov S.V., Zhdanov D.D., Voloboy A.G., Sorokin M.I. Treating diffuse elements as quasi-specular to reduce noise in bi-directional ray tracing // Preprint of the Keldysh Institute of Applied Mathematics. – 2018. – No. 122. – 30 p.
13. Pomraning G. On the Henyey-Greenstein approximation to scattering phase functions // JQSRT. – 1988. – Vol. 39, No. 2. – P. 109–113.

• Предыдущая статья
• Следующая статья

• расчёт освещённости
• реалистичная визуализация
• двунаправленная трассировка лучей
• стохастическая трассировка лучей
• понижение шума
• индикатриса рассеяния