Rendering vergelijking

In computer graphics, het rendering vergelijking is een integraalvergelijking waarbij het evenwicht stralen waardoor een punt wordt bepaald als de som van uitgestraalde plus gereflecteerde straling onder een geometrische optica benadering. Het werd tegelijkertijd geïntroduceerd in computer graphics door David Immel et al. en James Kajiya in 1986. De verschillende realistische weergave technieken in computer graphics proberen om deze vergelijking op te lossen.

De fysieke basis voor de rendering vergelijking is de wet van behoud van energie. Aangenomen dat L geeft uitstraling, we hebben dat op elke specifieke positie en richting het uitgaande licht de som van het uitgezonden licht en het gereflecteerde licht. Het gereflecteerde licht zelf is de som van het binnenkomende licht uit alle richtingen, vermenigvuldigd met de oppervlakte reflectie en cosinus van de invalshoek.

Vorm van een vergelijking

De rendering vergelijking kan in de vorm worden geschreven

waar

  •  is een bepaalde golflengte van het licht
  •  is het tijd
  •  is de locatie in de ruimte
  •  is de richting van het uitgaande licht
  •  is de negatieve richting van het binnenkomende licht
  •  is de totale spectrale straling van de golflengte naar buiten gericht langs richting op tijd, van een bepaalde positie
  •  wordt uitgezonden spectrale uitstraling
  •  is de eenheid halfrond met alle mogelijke waarden
  •  een integraal over
  •  is de bidirectionele reflectie distributiefunctie het percentage gereflecteerde licht naar op plaats, tijdstip en bij golflengte
  •  wordt spectrale straling van de golflengte die naar binnen in de richting van de richting op het moment
  •  is de verzwakking factor actieve bestralingssterkte vanwege invalshoek, de lichtstroom wordt uitgesmeerd over een oppervlak waarvan de oppervlakte groter is dan het geprojecteerde oppervlak loodrecht op de straal

Twee opvallende kenmerken zijn: de lineariteit is alleen bestaat vermenigvuldigingen en aanvullingen en de ruimtelijke homogeniteit is hetzelfde in alle posities en oriëntaties. Deze betekenen een breed scala van factorings en herschikkingen van de vergelijking zijn mogelijk.

Opmerking spectrale en tijdsafhankelijkheid van deze vergelijking kan worden bemonsterd of geïntegreerd over gedeelten van het zichtbare spectrum te verkrijgen, bijvoorbeeld een trichromatische kleur monster. Een pixelwaarde voor één frame in een animatie kan worden verkregen door het fixeren motion blur kunnen worden geproduceerd door het middelen over enige bepaald tijdsinterval.

Toepassingen

Het oplossen van de rendering vergelijking voor een bepaalde scène is de grootste uitdaging in realistische weergave. Eén benadering voor het oplossen van de vergelijking is gebaseerd op eindige elementen, waardoor de radiosity algoritme. Een andere benadering met behulp van Monte Carlo methoden heeft geleid tot vele verschillende algoritmes inclusief pad tracing, foton in kaart brengen, en Metropolis licht transport, onder anderen.

Beperkingen

Hoewel de vergelijking is zeer algemeen, is het niet elk aspect van lichtreflectie vangen. Een aantal ontbrekende aspecten omvatten het volgende:

  • Transmissie, dat optreedt wanneer licht wordt uitgezonden door het oppervlak, zoals bijvoorbeeld wanneer het een glazen voorwerp of een wateroppervlak raakt,
  • Ondergrond verstrooiing, waar de ruimtelijke locaties voor inkomende en vertrekkende licht zijn verschillend. Oppervlakken gemaakt zonder rekening te houden ondergrond verstrooiing kan onnatuurlijk ondoorzichtig is het echter niet nodig om rekening te houden wanneer deze transmissie in de vergelijking weergegeven, aangezien dit effectief omvatten ook licht verstrooid onder de oppervlakte,
  • Polarisatie, waar de ander licht polarisaties soms hebben verschillende reflectie distributies, bijvoorbeeld wanneer het licht bounces op een wateroppervlak,
  • Fosforescentie, dat optreedt wanneer licht of andere elektromagnetische straling wordt geabsorbeerd op een tijdstip en uitgezonden op een later tijdstip, gewoonlijk met een langere golflengte,
  • Interferentie, waarbij de golf eigenschappen van licht worden tentoongesteld,
  • Fluorescentie, waar de opgenomen en uitgezonden licht hebben verschillende golflengten,
  • Niet-lineaire effecten, waarbij zeer intens licht het energieniveau van een elektron kan toenemen met meer energie dan die van een enkele foton en emissie van licht met een hogere frequentie dan de frequentie van het licht dat het oppervlak plotseling mogelijk wordt geraakt, en
  • Relativistische Doppler-effect, waar het licht dat stuitert op een object dat beweegt in een zeer hoge snelheid krijgt de golflengte veranderd; als het licht bounces op een object dat is op weg naar het, zal de impact van de fotonen te comprimeren, zodat de golflengte korter worden en het licht zal worden blauwverschoven en de fotonen zal nauwer zodat de fotonflux zal verhoogd worden verpakt; als het stuitert op een object dat weg beweegt van, zal het roodverschoven en de fotonen wordt dunner, zodat de foton flux wordt verlaagd worden verpakt.

Voor scènes die ofwel niet zijn samengesteld uit eenvoudige oppervlakken in een vacuüm of waarvoor de reistijd voor licht is een belangrijke factor, hebben de onderzoekers de rendering vergelijking tot een volume rendering vergelijking geschikt voor volume rendering en een voorbijgaande rendering vergelijking voor gebruik met de productie van veralgemeende gegevens van een time-of-flight camera.

(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha