체적 렌더링 기본 개념 및 용어

체적 재료와 효과의 렌더링에 관한 문헌은 많은 수학적 물리 용어를 사용하는 경향이 있습니다. 표면 렌더링과 관련된 개념을 적절히 다루었다고 가정 해 봅시다. 볼륨 렌더링을 위해서는 어떤 개념을 이해해야합니까? (실시간 및 오프라인 렌더링 모두)

• 체적 렌더링의 맥락에서 광산란이 정확히 무엇을 의미합니까? (그리고 왜 산란과 산란으로 분리됩니까?)

• 투과, 감쇠 및 흡수의 관계는 무엇입니까?

• 위상 함수 란 무엇이며 볼륨 렌더링에서 어떻게 작동합니까? (특히 Henyey-Greenstein 위상 함수)

• Beer-Lambert 법칙은 무엇이며 광산란과 어떤 관련이 있습니까?

기본적으로 이와 같은 다이어그램을 이해하려면 어떻게해야합니까?

내가이 모든 것에 대해 처음 읽었을 때 나는 이 큰 주제를 더 잘 이해하는 데 도움 이되는이 링크 를 발견했다 . 또한 이 여기에 언급 된 것들에 좀 더 세부로 들어갑니다.

광 산란은 빛이 매체를 통과 할 때 매체에 분포 된 입자와 상호 작용할 때 발생하는 자연 현상입니다. 에서 위키 백과 :

광 산란은 예를 들어 전파 매체, 입자 또는 두 매체 사이의 경계면에서 요철에 의해 직선 경로에서 광선이 편향된 것으로 생각할 수 있습니다.

컴퓨터 그래픽에는 진입 점 ( Point A )에서 종료점 ( Point B ) 까지 광 횡단 볼륨 객체의 효과를 시뮬레이션하기 위해 개발 된 모델이 있습니다 . 빛이 A 에서 B로 이동함에 따라 입자와의 상호 작용으로 인해 빛 이 바뀌고 이러한 상호 작용을 종종 흡수 , 산란 및 산란이라고 합니다. 종종 이들을 두 그룹으로 나누는 것을 보게 될 것입니다. 나는 '광 손실'과 산란 ( '빛 획득') 으로 생각하고 싶은 투과율 (흡수 및 산란 ).

흡수 는 기본적으로 다른 형태의 에너지로 변환되어 '손실'되는 입사광 에너지입니다.

투과율

투과율은 볼륨에서 반사 된 빛이 A 에서 B 로 매체를 통과 할 때 흡수로 인해 어떻게 감쇠되는지 설명합니다 . 이것은 일반적으로 빛의 감쇠를 이동하는 재료의 특성과 관련시키는 Beer-Lambert 법칙으로 계산됩니다.

빛이 매체를 통과 할 때 광자가 입사 방향에서 흩어져 관찰자의 눈에 흩어질 가능성이 있으며이를 산란이라고합니다. 대부분의 모델에서 Out-Scattering 개념을 도입하기 위해 투과율 방정식이 약간 변경되었습니다.

산란

위에서 우리는 광자가 시야 방향에서 산란되어 빛이 어떻게 손실 될 수 있는지를 보았습니다. 동시에 빛은 A 에서 B 로 진행할 때 가시 방향으로 다시 산란 될 수 있으며이를 산란이라고합니다.

Particle In-Scattering 자체는 매우 복잡한 주제이지만 기본적으로 등방성 및 이방성 산란으로 나눌 수 있습니다. 비 등방성 산란 모델링은 상당한 시간이 걸리므로 일반적으로 컴퓨터 그래픽에서는 입사 광선 방향에서 A 에서 B로 이동할 때 시야 방향으로 산란되는 빛의 양을 설명하는 위상 기능을 사용하여 단순화합니다 .

일반적으로 사용되는 비 등방성 위상 함수 중 하나는 후방 및 전방 산란을 모델링 할 수있는 Henyey-Greenstein 위상 함수입니다. 일반적으로 전방 및 후방 산란의 상대 강도를 결정하는 단일 매개 변수 g ∈ [-1,1]이 있습니다.