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Lecture 18 Advanced Light Transport

无偏光线传播

双向路径追踪 BDPT

当光线传播在光源这半边容易计算时 BDPT 效果更好 emmm 不理解

Metropolis light transport

这里 Metropolis 不是大都市的意思, 而是人名

马尔科夫链蒙特卡洛方法

马尔科夫链: 根据当前的样本, 推断出和这个样本靠近的下一个样本.

和之前的均匀采样的蒙特卡洛不一样, 之前是各自相互独立的随机生成光线. 马尔科夫则是当前有一个样本, 然后再周围生成一个新样本, 然后用这些样本去估计函数的值.

PS: 这里的PDF 是概率密度函数.

Photon Mapping 光子映射

适合 caustics 场景 (由于光线的聚焦产生的明显图案)

假设: 光子打到漫反射物体上就停下来

近邻算法, 找到最近的几个光子, 然后计算密度.

光子密度太少, 很多噪点 光子密度太大, 画面就很模糊.

局部密度估计

有偏估计 biased 但是是一致的. 光子数量有限, 最后得到的结果一定有一点模糊.

和真实正确的结果相比, 只要存在一点模糊, 就是有偏的. 一致的则是表示, 当光子足够多, 达到无限的时候, 最后得到的结果收敛到不模糊的结果.

VCM

双向路径追从和光子映射的结合

实时辐射度 IR (又称为 很多光线算法)

将被照亮的物体当做光源 所以每次都只计算直接光照.

缺点: 缝隙处可能存在高亮 另外不能处理glossy 物体

Advanced Appearance Modeling

外观建模

Participating Media 散射介质: 不在一个表面上而是散布在空间中. (比如云, 雾, 烟 等)

又称为参与介质

比如云, 光线在行进的过程中, 因为有冰晶的存在,光线经过冰晶时, 光线会被随机分散 到各个方向上。

相位函数 Phase Function

决定光线如何散射

头发:

Marshner Model 效果比 Kajiya model 好 在头发内部又发生反射, 头发在处理的时候被认为是一根玻璃柱.

人的头发模型和动物的毛发存在差别.

动物毛发更容易发生散射. 对于动物的毛发适用双圆柱模型(新版狮子王).

颗粒材质

Translucent 材质 (可穿透的材质)

比如玉, 水母等.

次表面散射BSSRDF. 在物体内部发生很多次反射最后出去.

布料材质

从 Fiber 缠绕形成 Ply, Ply 缠绕形成 Yarn.

不同的编织方式会得到不同的结果.

波动光学

当物体很小, 和光波相近的时候, 就会发生很多衍射和干涉的情况. 尤其是铝材质, 放大看是五颜六色.

噪声函数 Noise

可以利用噪声函数, 得到空间中的点来模拟立体物体. (这样处理速度快)

一个很有名的噪声函数 Perlin Noise

应用:比如地形 山脉, 水面的波纹.

程序化材质, Houdini 就专门做这个的.