次表面散射 | Vol.3 使用单通道方差引导自适应重要性采样来实现次表面实时渲染

专题介绍

在实时渲染和离线渲染领域，对场景模型表面以及空间介质的精细化建模是增加场景真实感的重要手段。计算机图形学领域的许多科研工作者设计出一系列复杂精巧的技术理论，模拟出光线从宏观世界到微观粒子的变化规律。本期专题精选了近年来关于微表面模型、次表面散射模型等相关前沿工作，为读者解读其中的关键技术。

一、研究背景

1.1 次表面散射

SDF方程。次表面散射是实时绘制中一个重要的特性，可用于模拟皮肤、玉石、蜡、大理石、植物等半透材质。当下次表面散射主要还是用在人脸绘制上，较早的时候是当做participating media来渲染，例如volumetric path tracing之类的做法，这样当然非常慢，特别对于皮肤之类的散射系数很高的物体，path tracing特别难收敛，在diffusion profile提出之后，次表面材质的绘制才变得高效，往后的很大部分工作是基于diffusion profile的拟合上。

1.2 BSSRDF

除了把次表面材质当做volumetric来处理以外，另一类方法就是通过BSSRDF来描述。含BSSRDF的rendering equation如下：

BSSRDF为：

其中1/π是归一化系数，Ft是菲涅尔项，Rd就是我们所说Diffuse profile，是一个关于入射点和出射点距离的函数，这样就把体绘制中在体内部的复杂的散射简化为入射点和出射点之间的能量传输。这里的Rd只和距离相关，这是因为只考虑多散射的情况，多散射在散射介质中趋向于各项同性，因此和方向无关。BRDF本质上是BSSRDF的近似，如果假设入射和出射是同一点的话就退化成了BRDF。Rd乘2πr的积分就等于物体的albedo。对Rd的拟合有Dipole、高斯核、可分离的kernel等等方法。

1.3 TAA

另外这篇文章还涉及了TAA。Temporal anti-aliasing (TAA) [Karis 2014] 通过累计历史若干帧的结果达到超采样的目的，但因为显然不能直接存很多历史帧，所以用exponential moving average来做。S是当前值，α是blending的权重。λ是个context，因为取历史结果以及决定最终的权重系数的时候，通常还要考虑velocity、颜色差异之类的。Pi是一个jitter后的位置，jitter的offset由f(i)决定。

μi is the estimated value at pi

C(xi,Λ) is the clamped history context term

本文来自互联网用户投稿，文章观点仅代表作者本人，不代表本站立场，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处。 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请点击【内容举报】进行投诉反馈！