단일 산란 미세면 BSDF 모델에서 에너지 손실에 대한 보상


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원래의 토랜스-스패로우 (Torrance-Sparrow) BRDF 와 같은 단일 산란 미세면 기반 표면 모델 또는 Walter 등의 거친 유전체 표면대한 BSDF 와 같은 파생 모델 . 미세면 사이의 빛의 상호 반사를 무시하면 에너지 손실이 발생하여 특히 거칠기 값이 높아지면 어두워집니다.

퍼니스 테스트를 사용하여 문제를 쉽게 설명 할 수 있습니다. 다음 이미지는 0.2에서 1.0 사이의 거칠기 매개 변수에 대해 Smith 모델 및 GGX 분포를 사용하여 전도성 미세면 BRDF를 구현 한 동작을 보여줍니다 (프레 넬 계수는 의도적으로 1로 설정되어 문제를 쉽게 볼 수 있습니다).

거칠기 0.2 거칠기 0.4 거칠기 0.6 거칠기 0.8 거칠기 1.0

0.2에서 1.0 사이의 거칠기 매개 변수에 대해 Smith 모델과 GGX 마이크로 패싯 분포를 사용하여 거친 유전체 (IoR 1.51) BSDF의 가열로 테스트 :

거칠기 0.2 거칠기 0.4 거칠기 0.6 거칠기 0.8 거칠기 1.0

Eric Heitz et al. 최근 에는 빛의 상호 작용을 완전히 해결하여 암흑 문제를 해결 하는 다중 산란 모델 을 제안 했지만 LuxRender 포럼 에서 Heitz가 언급 한 평가 루틴의 확률 적 특성으로 인해 성능 문제가 있습니다 .

단일 산란 모델의 손실 된 에너지를 복구하기위한 알려진 보상 방법이 있습니까? 반드시 물리적으로 정확할 필요는 없지만, 최소한 수동 튜닝 매개 변수가 필요하지 않은 물리적 타당성 (Helmholtz 상호성 및 에너지 절약)을 너무 많이 깨뜨리지 않아야합니다.

에서 디즈니 BSDF ,이 가장자리에 어둡게의 보상을 위해 사용될 수있다 "광택"(기본적으로 프레 넬 기반 광택 엽)라는 매개 변수화 구성 요소이지만, 그들이에서 언급로 시 그래프 2015 물론 아주 임시 방법입니다 :

"... 매우 근사치이며 다른 거칠기 값에는 적합하지 않습니다 ..."

상기 주석 LuxRender 포럼에서 에릭 Heitz에서 또한 불행하게도, 모든 세부 사항에 가지 않는다, 어떤 보상 해킹을 사용하여 제안 :하지만,

알다시피, 단일 산란 모델 (예 : 알베도 조정)에서 에너지 절약을 개선하기 위해 더 간단한 해킹을 사용할 수 있습니다. 그러나 그렇게하면 BSDF의 상호성을 손상시키지 않으면 서 완벽한 에너지 절약 재료 (예 : 완벽한 흰색 거친 유리)를 얻을 수 없습니다.

답변:


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알다시피, 단일 산란 모델에서 손실 된 에너지를 복구하는 쉽고 분석적인 방법은 없습니다. 이전 기술은 에너지 손실을 미리 계산하여 확산 형 구성 요소로 BRDF에 다시 주입합니다.

그들이 제안하는 것은 에너지 보존적이고 상호 적이며, 아마도 에너지 손실로 인해 시각적 어둡게 고정하는 가장 간단한 방법 일 것입니다. 주요 결점은 에너지 손실이 분석적 표현을 갖지 않기 때문에 사전 계산되어 룩업 테이블에 저장되어야한다는 것입니다.

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