Wie interagiert Smith-Mehrfachstreuung mit diffuser Streuung unter der Oberfläche?

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Die Multiple Scattering Microfacet BSDFs mit dem Smith Model Paper beschreiben ein statistisches Modell zum Ersetzen der Maskierungs-Shadowing-Funktionen in Microfacet BSDFs (die Pfade mit mehr als einem Oberflächenschnittpunkt berücksichtigen, indem sie ihren Beitrag auf 0 setzen) durch eine Verteilung, die verfolgt werden kann und ermöglicht es dem a-Strahl, eine Mikrofacettenoberfläche mehrmals zu schneiden, bevor er austritt.

Dazu modifizieren sie ein volumetrisches Modell (Mikroflockenmodell) so, dass es sich wie ein Höhenfeld verhält: niemals mit etwas "über" der Oberfläche kollidieren und immer mit etwas "unter" der Oberfläche kollidieren.

Mikrooberfläche vs modifiziertes Mikroflockenvolumen

Das Ergebnis ist, dass "der Strahl niemals durch das Smith-Volumen gehen kann; das Modell erzeugt eine undurchsichtige oberflächenähnliche Schnittstelle".

Ist dieses Modell mit der herkömmlichen diffusen Streuung unter der Oberfläche kompatibel, bei der ein Pfad vor dem Verlassen eine wahrnehmbare (makroskalige) Entfernung durch eine Oberfläche zurücklegen kann? Oder ist dies einfach ein spiegelndes BSDF ohne die Absicht, lange Wege innerhalb einer Oberfläche zu modellieren, um es mit einem diffusen BSDF zu kombinieren, das diese Komponente hinzufügt?

(Trennt das Mikroflockenmodell des volumetrischen Renderings normalerweise diffus und spiegelnd oder ist "diffus" einfach ein Pfad, der so oft herumspringt, dass die Ausgangsrichtung gleichmäßig verteilt ist?)

John Calsbeek
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Antworten:

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Das Ziel des Modells von Heitz et al. Ist so ziemlich das Gegenteil von Streuung unter der Oberfläche: Sie berücksichtigen nur Oberflächenstreuung, dh der Strahl kann niemals in das Material eindringen.

Da Mikrofacetten statistischer Natur sind, können sie ihr Problem so umformulieren, dass es durch Mikroflocken gelöst werden kann, wodurch sie Eigenschaften wie den mittleren freien Pfad berechnen können, um ein Höhenfeld-Abtastverfahren abzuleiten. Obwohl sie die Mikroflockentheorie verwenden, lösen sie immer noch das gleiche Problem der Mehrfachstreuung auf Mikrofacetten, und ihr Ergebnis ist immer noch ein BSDF, kein unterirdisches Streumodell.

Da es sich um ein BSDF handelt, wird der Pfad an derselben Stelle beendet, an der er auf die Oberfläche trifft. Dies wird auch in der Einleitung erwähnt:

Beachten Sie, dass unser Volumenstreuprozess die Wechselwirkung mit einer Oberfläche modelliert, seine Anwendung beim Rendern jedoch virtuell ist, da keine Verschiebungen auftreten, dh der einfallende und der austretende Ort sind gleich und die resultierende planparallele Radiometrie erzeugt ein BSDF.

Benedikt Bitterli
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