एक पारदर्शी सतह के माध्यम से छायांकन कंप्यूटिंग

Question

रे ट्रेसिंग में, मैं उस बिंदु के लिए छायांकन की गणना करना चाहता हूं जहां मेरी किरण हिट हो। मैं सभी प्रकाश स्रोतों के लिए रेखाएं "खींचना" और जांच करता हूं कि क्या वे ऑब्जेक्ट्स द्वारा अवरुद्ध हैं या नहीं। यदि वे अवरुद्ध नहीं हैं तो मैं उनकी तीव्रता और "हिट किरण" और सतह सामान्य के बीच की डिग्री के अनुसार प्रकाश की तीव्रता की गणना करता हूं।

लेकिन अगर प्रकाश आंशिक रूप से पारदर्शी सतह से अवरुद्ध हो तो क्या होगा? फिर प्रकाश को बिंदु को प्रकाश देने के लिए आना चाहिए, लेकिन इसकी तीव्रता और रंग सतह के रंग से प्रभावित होते हैं, और इसकी गणना करने के लिए मुझे प्रकाश किरण के पारित होने के बिंदु के लिए रे ट्रेसिंग करने की आवश्यकता होती है (वास्तव में 2 अंक, प्रवेश में से एक और निकास में से एक के लिए), और यह बहुत महंगा होगा, साथ ही संभवतः लगभग कभी खत्म नहीं होगा (मुझे लगता है कि प्रकाश स्रोतों और सतहों की सही स्थिति में आप ट्रेसर को लगभग अनंत तक डाल सकते हैं प्रत्येक हिट के लिए लूप)।

क्या रंग का अनुमान लगाने का एक तेज़ और अच्छा तरीका है, या क्या मुझे सतह का रंग हल्का रंग और इसकी पारदर्शिता तीव्रता के रूप में लेना चाहिए?

Answer 1

प्रवेश द्वार और निकास बिंदुओं पर आपको रे ट्रेसिंग करने की आवश्यकता नहीं है। इस बिंदु पर किस प्रकार की रोशनी मार रही है, इस बारे में सोचें। प्रकाश की एक किरण जो आपके लक्षित ऑब्जेक्ट को हिट करने वाले किसी भी कोण के अलावा एक कोण पर पारदर्शी सतह को हिट करती है, वह उस प्रकाश के रंग को प्रभावित नहीं करेगी जो आपके लक्षित ऑब्जेक्ट को हिट करती है।

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यह निश्चित रूप से, मान लिया गया है, सामग्री में कोई अपवर्तन नहीं है।

अब यदि आप अपने रे ट्रैसर को पथ ट्रेसिंग जैसे कुछ और उन्नत में विस्तारित करना चाहते हैं, तो आपको उस प्रकाश पर विचार करना होगा जो पारदर्शी वस्तु से उछालता है और आपकी अंतिम वस्तु को हिट करता है, लेकिन एक रे ट्रैसर के लिए इसके बारे में चिंता करने की ज़रूरत नहीं है।

पारदर्शी वस्तु के लिए, मैं दूरी की रैखिक कार्य के रूप में हल्की तीव्रता में कमी का मॉडल करूंगा (अधिकांश वास्तविक दुनिया वस्तुएं इस धारणा के साथ निकटता का पालन करती हैं)। यदि आप आरजीबी घटकों (भौतिक रूप से यथार्थवादी नहीं) के रूप में प्रकाश मॉडलिंग कर रहे हैं तो आप वस्तु के भीतर उस घटक के मूल्य के अनुपात में प्रत्येक घटक को कम कर देंगे।

यदि आप ऑब्जेक्ट में प्रकाश के साथ वास्तव में उन्नत होना चाहते हैं, तो आपको subsurface scattering पर जाना होगा (एक गिलास में दूध सफेद ठोस की तरह नहीं दिखता है और मनुष्य इतने कठिन क्यों हैं सीजीआई में मॉडल)।

संपादित करें: घटना आप प्रकाश आगे पीछे असीम उछल और कई गणना का उपयोग करने का उल्लेख क्या वास्तविक प्रकाश की तरह बर्ताव करता है। उन्नत प्रस्तुतकर्ता आजकल इन सभी प्रकाश घटकों को एकीकृत नहीं कर सकते हैं और इसलिए यादृच्छिक रूप से हल्के वितरण का नमूना देते हैं। अधिक नमूने लेते हैं, छवि करीब यथार्थवादी दिखने के लिए अभिसरण करती है, और प्रकाश एकीकरण इसके वास्तविक मूल्य के करीब आता है। इसे मोंटे कार्लो प्रतिपादन कहा जाता है। पथ ट्रेसिंग, बिडरेक्शनल पथ ट्रेसिंग, और मेट्रोपोलिस लाइट ट्रांसपोर्ट सभी मोंटे कार्लो एल्गोरिदम हैं जो प्रकाश परिवहन को पूरी तरह से अनुकरण करने का प्रयास करते हैं। प्रत्येक एल्गोरिदम, पर्याप्त समय दिया जाता है, वही अंतिम छवि में अभिसरण करेगा, हालांकि, कुछ दूसरों को अधिक कुशल हैं। (विकिपीडिया पर path tracing देखें। आलेख के निचले भाग में एक छवि जिसे मैंने आकर्षित करने का प्रयास किया है उससे बेहतर है)।

Answer 2

यदि आप सतहों को नियमित छायांकन और पारदर्शिता दोनों कर सकते हैं, तो सबसे सरल बात छाया किरणों के लिए नियमित छायांकन को अनदेखा करना है: रोशनी के उद्देश्यों के लिए, केवल पारदर्शी सतहों के फ़िल्टरिंग विशेषताओं का उपयोग करें। यह आपके द्वारा वर्णित संभावित अनंत प्रकाश गणना से बचाता है।

ध्यान दें कि अनंत रे पेड़ का अनुमान लगाने का एक अच्छा तरीका है, जो रंगीन नाम "रूसी रूले" द्वारा जाता है: जब पेड़ की कोई भी शाखा बहुत महत्वहीन हो जाती है, तो इसे छिपाने के लिए यादृच्छिक पसंद करें। शाखाओं को संभाव्यता P के साथ छीन लिया जाता है और परिणाम में शून्य योगदान देता है (वे "मृत" हैं और गणना करने की आवश्यकता नहीं है)। जीवित शाखाएं ("विजेता") को उनके योगदान को 1/(1-P) से गुणा किया जाता है, जिससे परिणामस्वरूप अनुमान औसत पर सही होता है।

रूसी रूले एक मोंटे कार्लो तकनीक है; आप मोंटे कार्लो रे ट्रेसिंग और अन्य विधियों में देखना चाह सकते हैं।