Radiosidad VS trazado de rayos

La radiosidad es básicamente lo que permite esto:

En un tutorial de la Universidad de Cornell sobre Radiosidad se menciona que:

Una versión de la imagen con trazado de rayos muestra solo la luz que llega al espectador por reflexión directa, por lo tanto, pierde los efectos de color.

Sin embargo en Wikipedia :

La radiosidad es un algoritmo de iluminación global en el sentido de que la iluminación que llega a una superficie proviene no solo directamente de las fuentes de luz, sino también de otras superficies que reflejan la luz.

...

El método de radiosidad en el contexto actual de gráficos por computadora se deriva (y es fundamentalmente el mismo) del método de radiosidad en la transferencia de calor.

Y si el trazado de rayos es capaz de:

simulando una amplia variedad de efectos ópticos, como la reflexión (reflexión difusa ) y la dispersión (es decir, la desviación de un rayo desde un camino recto, por ejemplo, por irregularidades en el medio de propagación, partículas o en la interfaz entre dos medios)

¿Ese tutorial no ha considerado estos efectos o existen métodos de radiosidad que se pueden usar en el trazado de rayos para habilitarlos?

Si no, ¿no podrían estos efectos ópticos simular la radiosidad por completo o el algoritmo de radiosidad es más eficiente para resolver el problema de la reflexión difusa?

— Brazo
fuente

La radiosidad no tiene en cuenta los reflejos especulares (es decir, solo maneja los reflejos difusos). El trazado de rayos de Whitted solo considera la reflexión brillante o difusa, posiblemente reflejada en el espejo. Y finalmente, el trazado de ruta de Kajiya es el más general [2], manejando cualquier cantidad de reflejos difusos, brillantes y especulares.

Así que creo que depende de lo que entiendas por "trazado de rayos": la técnica desarrollada por Whitted o cualquier tipo de "trazado de rayos" ...

Nota al margen: Heckbert [1] (¿o Shirley?) Ideó una clasificación de los eventos de dispersión de luz que tuvieron lugar a medida que la luz viajaba desde la luminaria al ojo. En general tiene la siguiente forma:

L(S|D)*E

"L" significa luminaria, "D" para reflexión difusa, "S" para reflexión especular o refracción, "E" para ojo y los símbolos "*", "|", "()", "[]" vienen de la notación de expresiones regulares y denotar "cero o más", "o", "agrupación", "uno de", respectivamente. Veach [3] extendió la notación en su famosa disertación con "D" para Lambertian, "S" para especular y "G" para reflejo brillante, y "T" para transmisión.

En particular, las siguientes técnicas se clasifican en:

Sombreado OpenGL: EDL
Rayo fundido de Appel: E(D|G)L
El trazado de rayos de Whitted: E[S*](D|G)L
El trazado del camino de Kajiya: E[(D|G|S)+(D|G)]L
La radiosidad de Golar: ED*L

[1] Paul S. Heckbert. Texturas de radiosidad adaptativas para el trazado de rayos bidireccional. SIGGRAPH Computer Graphics, Volumen 24, Número 4, agosto de 1990

[2] El curso Siggraph 2001 "Estado del arte en el trazado de rayos de Monte Carlo para la síntesis de imágenes realistas" dice lo siguiente: "El trazado de rayos distribuido y el trazado de ruta incluye múltiples rebotes que implican dispersión no especular como E(D|G)*L. Sin embargo, incluso estos métodos ignoran caminos de la forma E(D|G)S*L, es decir, múltiples rebotes especulares de la fuente de luz como en un cáustico ".

[3] Eric Veach. Métodos robustos de Monte Carlo para la simulación de transporte ligero. Doctor. disertación, Universidad de Stanford, diciembre de 1997

— Ecir Hana
fuente

La notación para el trazado de ruta sugiere que no puede manejar rutas como, ES*Lpero, por supuesto, puede hacerlo si son luces de área (no luces puntuales). Además, creo que esa afirmación en su referencia [2] es simplemente errónea. El trazado de ruta no ignora las cáusticas; simplemente no es muy eficiente en ellos (mapeo de fotones, Metrópolis, VCM, etc. son mejores).

— Nathan Reed

Gracias Ecir por la explicación (especialmente la expresión regular ... Me pregunto si alguna vez consideraron E {2} para ambos ojos;). Cuando mencioné el "trazado de rayos", estaba citando el tutorial de la Universidad de Cornell, no mencionaron ninguna técnica específica, por eso dudaba si la radiosidad era un tipo o pertenecía en parte al trazado de rayos. Entonces, si fuera a crear una reflexión difusa, ¿elegiría el trazado de ruta sobre la radiosidad? ¿Por qué (cuál sería más eficiente)?

— Brazo

@NathanReed Lo pregunté en ompf2 y dice ingeniosamente: "El único tipo de rutas de luz que un trazador de ruta directo no puede muestrear es E (D | G) * S + L, donde L es una fuente de luz cuya definición implica una distribución delta , ya sea en la emisión direccional o en la posicional. Ejemplos son luces de punto y luces direccionales. Tales caminos se pueden describir usando la notación extendida de Veach para luminarias y sensores, ver sección 8.3.2 en su tesis ".

— Ecir Hana

@ Armfoot Definitivamente iría con trazado de ruta. Mucha investigación, libros, código para aprender. Sin embargo, no sé cuál sería más rápido, demasiadas variables (estructura de aceleración, sistema de sombreado, ...). Aparentemente, la radiosidad simula la propagación del calor después de dividir la escena en muchos triángulos diminutos ( FEM ), nunca lo probé y el único producto que utilicé que conozco fue Autodesk Lightscape. Por último, pero no menos importante, ¿estás seguro de que alguna vez necesitarás solo reflejos difusos?

— Ecir Hana

@Armfoot La notación no usa E {2} por la misma razón que no usa L {n} para múltiples luces. Esto describe una sola ruta o una sola muestra. La forma en que solemos formalizar el renderizado de Monte Carlo es tomar la ecuación de renderizado de Kajiya y luego convertirla en una variable aleatoria, cuyo valor esperado es la solución a la ecuación. Luego puede calcular el valor de un píxel tomando muchas muestras y estimando la media. Los caminos de luz corresponden más o menos a los diagramas de Feynman.

— Seudónimo