Representación volumétrica conceptos fundamentales y terminología


11

La literatura sobre la representación de materiales y efectos volumétricos tiende a utilizar mucha terminología matemática física. Digamos que tengo un buen manejo de los conceptos involucrados en el renderizado de superficies. ¿Qué conceptos necesito entender para la representación volumétrica? (Representación tanto en tiempo real como fuera de línea).

  • ¿Qué se entiende exactamente por dispersión de luz en el contexto del renderizado volumétrico? (¿Y por qué se divide en dispersión dentro y fuera de dispersión?)

  • ¿Cuál es la relación entre transmisión, atenuación y absorción?

  • ¿Qué es una función de fase y cómo juega en el renderizado volumétrico? (En particular, la función de fase Henyey-Greenstein).

  • ¿Qué es la ley de Beer-Lambert y cómo se relaciona con la dispersión de la luz?

Básicamente, ¿cómo tengo sentido con diagramas como este?

Diagrama confuso


1
¿Deberían ser varias preguntas?
joojaa

@joojaa Potencialmente. Sin embargo, las respuestas a estas preguntas están interrelacionadas. Estoy buscando una respuesta de la forma "bueno, un fotón puede hacer X, Y o Z cuando interactúa con los medios; X se describe por la función de fase, Y se describe por la ley de Beer-Lambert, ..."
John Calsbeek

Respuestas:


6

Cuando leí por primera vez sobre todo esto, me topé con este enlace que me ayudó a comprender mejor este gran tema. Además, esto entra en más detalles sobre las cosas mencionadas aquí.

La dispersión de la luz es un fenómeno natural que surge cuando la luz interactúa con partículas distribuidas en un medio a medida que viaja a través de él. De Wikipedia :

La dispersión de la luz puede considerarse como la desviación de un rayo de un camino recto, por ejemplo, por irregularidades en el medio de propagación, partículas o en la interfaz entre dos medios.

En los gráficos de computadora hay modelos que se han desarrollado para simular el efecto de la luz que atraviesa objetos de volumen desde un punto de entrada ( Punto A ) a un punto de salida ( Punto B ). A medida que la luz viaja de A a B , cambia debido a las interacciones con las partículas y estas interacciones a menudo se denominan absorción , dispersión de salida y dispersión de entrada . A menudo los verá divididos en dos grupos; Transmitancia (Absorción y dispersión de salida) que me gusta pensar como "luz perdida" e In-dispersión ("luz ganada").

La absorción es básicamente energía de luz incidente que se transforma en alguna otra forma de energía y, por lo tanto, se 'pierde'.

Transmitancia

La transmitancia se describe cómo la luz reflejada detrás de un volumen será atenuada debido a la absorción medida que viaja a través de un medio de A a B . Esto generalmente se calcula con la ley de Beer-Lambert que relaciona la atenuación de la luz con las propiedades del material a través del cual viaja.

A medida que la luz viaja a través del medio, existe la posibilidad de que los fotones se dispersen fuera de su dirección incidente y, por lo tanto, no lleguen al ojo del observador, lo que se conoce como dispersión externa. En la mayoría de los modelos, la ecuación de transmitancia cambia ligeramente para introducir el concepto de dispersión de salida.

En dispersión

Arriba hemos visto cómo se puede perder la luz debido a que los fotones se han dispersado fuera de la dirección de visualización. Al mismo tiempo, la luz puede dispersarse de nuevo en la dirección de visualización, ya que viaja de A a B, y esto se denomina dispersión.

La dispersión de partículas en sí misma es un tema bastante complejo, pero básicamente puede dividirse en dispersión isotrópica y anisotrópica. Modelado anisotrópico dispersión tomaría una cantidad considerable de tiempo por lo general en gráficos por ordenador esto se simplifica utilizando una función de fase que describe la cantidad de luz de la dirección de la luz incidente que se dispersa en la dirección de la visión a medida que viaja desde A a B .

Una función de fase no isotrópica comúnmente utilizada se llama función de fase de Henyey-Greenstein, que puede modelar la dispersión hacia atrás y hacia adelante. Usualmente tiene un solo parámetro, g ∈ [−1,1], que determina la fuerza relativa de la dispersión hacia adelante y hacia atrás.

Al usar nuestro sitio, usted reconoce que ha leído y comprende nuestra Política de Cookies y Política de Privacidad.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.