Москва, Россия
Россия
BISAC MAT036000 Combinatorics
В статье представлены результаты исследования возможности реализации эффективной и физически корректной стохастической трассировки лучей в градиентных средах на основе метода Рунге-Кутта. Для реализации в системе фотореалистичного рендеринга учтены особенности метода трассировки лучей в сложных трехмерных сценах. Одной из основных особенностей трассировки лучей в геометрически сложных сценах является большой объем геометрических примитивов, которые необходимо тестировать на предмет пересечения сегмента луча с примитивами. Предлагается способ распространения лучей в воксельном пространстве сцены. Метод позволяет существенно ускорить поиск пересечений лучей с геометрическими примитивами. Для реализации этих возможностей трассировки лучей был предложен специальный программный интерфейс для градиентных сред, который может стать базовым интерфейсом для всех типов медиа. Рассмотрены методы расчета яркости всех компонентов освещения в градиентных средах. Приведены результаты моделирования распространения лучей и синтеза изображений в световоде с градиентом показателя преломления.
трассировка лучей, градиентная среда, метод Рунге-Кутта, рендеринг, фотонные карты
1. Max Born and Emil Wolf, Principles of Optics. Pergamon Press, Fourth edition, 1970.
2. Handbook of optics / sponsored by the Optical Society of America; Michael Bass, editor in chief. - 2nd ed., McGraw-Hill , Inc., 1995, ch.9.
3. R. K. Luneburg, Mathematical Theory of Optics, University of California Press, 1966, pp.182-195.
4. D. T Moore, "Gradient-Index Optics: A Review," Appl. Opt. 19, 1038-1035 (1980)
5. E. W. Marchand, [Gradient Index Optics], Academic Press, New York, NY, (1978).
6. Applied Digital Optics: From Micro-optics to Nanophotonics Bernard C. Kress and Patrick Meyrueis 2009 John Wiley & Sons, Ltd
7. Sawyer D. Campbell, Jogender Nagar, Donovan E. Brocker, John A. Easum, Jeremiah P. Turpin, Douglas H. Werner, "Advanced gradient-index lens design tools to maximize system performance and reduce SWaP," Proc. SPIE 9822, 98220P (17 May 2016); doi:https://doi.org/10.1117/12.2223040
8. Kajiya, James T. (1986), "The rendering equation" (PDF), Siggraph 1986: 143-150, doi:https://doi.org/10.1145/15922.15902
9. Jensen H.W. (1996) Global Illumination using Photon Maps. In: Rendering Techniques ’96. Eurographics, pp. 21-30. Springer, Vienna. https://doi.org/10.1007/978-3-7091-7484-5_3
10. Vincent Pegoraro, [Handbook of Digital Image Synthesis: Scientific Foundations of Rendering], CRC Press, 2017
11. Kang, C., Wang, L., Xu, Y. et al. A survey of photon mapping state-of-the-art research and future challenges. Frontiers Inf Technol Electronic Eng 17, 185-199 (2016). https://doi.org/10.1631/FITEE.1500251
12. Georgiev, I., Krivanek, J., Slusallek, P.: Bidirectional light transport with vertex merging. In: SIGGRAPH Asia 2011, pp. 27:1-27:2, ACM, New York, NY, USA (2011).
13. Hybrid Light Simulation Software Lumicept // Integra.jp. URL: https://integra.jp/en/products/lumicept (date of call 10.03.2020)
