光能传递VS光线追踪


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基本上,光能传递是允许这样做的原因: 直接照明VS光能传递

康奈尔大学关于辐射的教程中,提到:

图像的光线追踪版本仅显示通过直接反射到达观看者的光-因此错过了色彩效果。

但是在Wikipedia中

从某种意义上说,光能传递是一种全局照明算法,到达表面的照明不仅直接来自光源,而且还来自反射光的其他表面。

...

当前计算机图形环境中的光能传递方法源自(并且与热传递中的光能传递方法基本相同)。

并且,如果光线跟踪能够:

模拟各种各样的光学效应,例如反射(漫反射)和散射(即,光线从直线路径偏转,例如由于传播介质,粒子或两种介质之间的界面不规则引起的偏转)

该教程是否没有考虑这些效果,或者是否可以在射线追踪中使用光能传递方法来启用它们?

如果不是,这些光学效果是否不能完全模拟光能传递性,或者光能传递算法在解决漫反射问题上是否更有效?

Answers:


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光能传递不考虑镜面反射(即,它仅处理漫反射)。Whitted的光线跟踪仅考虑光泽或漫反射,可能是镜面反射。最后,Kajiya的路径跟踪是最通用的路径跟踪[2],可处理任意数量的漫反射,光泽反射和镜面反射。

因此,我认为这取决于您所说的“光线跟踪”是什么意思:由Whitted开发的技术或任何种类的“光线跟踪” ...

旁注:Heckbert [1](或Shirley?)设计了光散射事件的分类,该事件是在光从照明设备传播到眼睛时发生的。通常,它具有以下形式:

L(S|D)*E

“ L”代表照明设备,“ D”代表漫反射,“ S”代表镜面反射或折射,“ E”代表眼睛,符号“ *”,“ |”,“()”,“ []”从正则表达式符号表示,并分别表示“零或多个”,“或”,“分组”,“一个”。Veach [3]在他的著名论文中用“ D”表示Lambertian,“ S”表示镜面反射,“ G”表示光泽反射,“ T”表示透射,从而扩展了表示法。

具体来说,以下技术分类为:

  • OpenGL底纹: EDL

  • 阿佩尔的光线投射: E(D|G)L

  • 惠特的光线追踪: E[S*](D|G)L

  • Kajiya的路径追踪: E[(D|G|S)+(D|G)]L

  • 戈拉的辐射度: ED*L

[1] Paul S. Heckbert。双向射线跟踪的自适应光能传递纹理。SIGGRAPH计算机图形学,第24卷,第4期,1990年8月

[2] Siggraph 2001年的课程“用于现实图像合成的蒙特卡洛射线追踪技术的最新发展”说:“分布式射线追踪和路径跟踪包括多次反射,这些反射涉及非镜面散射,例如E(D|G)*L。但是,即使这些方法也忽略了形式的路径E(D|G)S*L;也就是像苛性碱一样从光源反射出多个镜面反射。”

[3]埃里克·维奇(Eric Veach)。用于光传输模拟的鲁棒蒙特卡洛方法。博士 论文,斯坦福大学,1997年12月


路径跟踪的表示法表示它不能像这样处理路径,ES*L但如果它们是区域灯(不是准时灯),则当然可以。另外,我认为您的参考文献[2]中的陈述是完全错误的。路径跟踪不会忽略焦散;这对他们来说不是很有效(光子贴图,Metropolis,VCM等更好)。
内森·里德

感谢Ecir的解释(特别是正则表达式……我想知道他们是否曾经为两只眼睛考虑过E {2};)。当我提到“射线追踪”时,我是在引用康奈尔大学的教程时,他们没有提及任何特定的技术,这就是为什么我怀疑光能传递是射线追踪的一种还是部分属于射线追踪的原因。因此,如果要创建漫反射,您会选择光能传递中的路径跟踪吗?为什么(哪一个效率更高)?
Armfoot

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@NathanReed我在ompf2上问了这个问题,巧妙地说道:“前向路径跟踪器无法采样的唯一光路类型是E(D | G)* S + L,其中L是定义为增量分布的光源,无论是定向发射还是定向发射。例如点光源和定向光。可以使用Veach对照明器和传感器的扩展符号来描述这种路径,请参见其论文的8.3.2节。”
Ecir Hana

@Armfoot我肯定会进行路径跟踪。许多研究,书籍和代码可供学习。我不知道哪个会更快,但是变量太多(加速结构,阴影系统等)。在将场景划分成许多微小的三角形(FEM)之后,光能传递显然可以模拟热量的传播,我从未尝试过,唯一已知使用的产品是Autodesk Lightscape。最后但并非最不重要的一点是,您确定要只需要漫反射吗?
Ecir Hana 2015年

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@Armfoot表示法不使用E {2},其原因与多个灯光不使用L {n}相同。这描述了单个路径或单个样本。我们通常将Monte Carlo渲染形式化的方法是采用Kajiya渲染方程,然后将其转换为随机变量,其期望值是该方程的解。然后,您可以通过大量采样并估算均值来计算像素的值。光路或多或少对应于费曼图。
化名
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