ボリューメトリック・パス・トレーシングは、コンピュータグラフィックスにおける画像のレンダリング手法であり、ラフォーチュンとウィレムスによって初めて導入されました。[1]この手法は、パス・トレーシング手法に光散乱効果を加えることで、シーン内の照明のレンダリングを向上させます。火、爆発、煙、雲、霧、ソフトシャドウといった媒体のフォトリアリスティックな表現に用いられます。
パストレーシング法と同様に、光線は目から光源に到達するまで、後方に追跡されます。ボリュームパストレーシングでは、レイトレーシングと同時に散乱イベントが発生することがあります。光線が表面に当たると、一定量の散乱光が媒体に入射します。[2]
説明
このアルゴリズムは、レンダリング方程式を散乱項で拡張したボリュームレンダリング方程式[3]に基づいています。これは、吸収、外方散乱、発光、および内方散乱の項で構成されています。吸収と外方散乱は合わせて消光項を形成します。内方散乱は、シーン内の放射輝度を含むすべてのパスを積分する必要があるため、計算コストが最も高い部分です。したがって、高品質でノイズの少ない結果を得るには、数千ものパスをトレースする必要があります。より適切に処理するために、内方散乱項は単一散乱と多重散乱の2つの要素に分割できます。[4]
アルゴリズム
ボリュームパストレーシングでは、光線と表面の間の距離がサンプリングされ、光線と表面の最も近い交点の距離と比較されます。サンプリングされた距離の方が短い場合、散乱イベントが発生します。その場合、パスは媒体内の散乱点から評価・トレースされ、光線が当たる表面点からではありません。残りの手順は、光源に到達するまで同様に続きます。[2] [5]
サンプリング
距離をサンプリングする方法として、レイマーチング法があります。これはレイトレーシングと同様に機能しますが、シーンの距離フィールドに対して離散的なステップで作用します。媒質内の散乱は、重要度サンプリングを用いた位相関数によって決定できます。したがって、海、雲、皮膚などの物質の散乱をシミュレートするための非等方性位相関数であるHenyey-Greenstein位相関数[6]を適用できます[4]。
参考文献
- ^ Lafortune, Eric P; Willems, Yves (1996年6月). 「双方向パストレーシングによる参加型メディアのレンダリング」(PDF) . Rendering Techniques '96 . Eurographics. pp. 91– 100. doi :10.1007/978-3-7091-7484-5_10. ISBN 978-3-211-82883-0。
- ^ Skånberg, Robin (2015年1月). 「ボリュームパストレーシングにおける視覚パラメータの評価」(PDF) . リンショーピング大学科学技術学部: 20–22 .
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です - ^ Chandrasekhar, Subrahmanyan (1950). 「放射伝達」. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 76 (330) . John Wiley & Sons, Ltd: 498. doi :10.1002/qj.49707633016. ISSN 1477-870X.
- ^ ab Jarosz, Wojciech (2008). "4-5".散乱媒質中の光輸送のための効率的なモンテカルロ法. カリフォルニア大学. pp. 55– 100.
- ^ Kulla, Christopher; Fajardo, Marcos (2012年6月). 「参加型メディアにおけるパストレーシングのための重要度サンプリング手法」. Computer Graphics Forum . 31 (4). John Wiley & Sons, Inc.: 1519– 1528. doi :10.1111/j.1467-8659.2012.03148.x. ISSN 0167-7055. S2CID 2534374.
- ^ 「Henyey-Greenstein位相関数」（PDF） .
さらに読む
- ボリュームパストレーシング（2012年3月）。コーネル大学。
- 体積光輸送（2012年3月）。コーネル大学。
- CUDA Path Tracerによる効率的なボリュームレンダリング（2013年）。南カリフォルニア大学。
