Руководство по Yaf-Ray :: Трассировка пути (Path tracing) - PT

CekuhnenTutorial R1.3 - 15 Sep 2007
Автор: Clanek Tomase Toegela (TomTNT)
Перевод: cyberdime

Трассировка пути (Path tracing) - PT

РТ – алгоритм , происходящий от метода Монте-Карло (МС). Стрела первичных лучей, исходит от положения наблюдателя к какой-либо точке объекта. Попадая в любую точку, поверхности каждый первичный луч формирует вторичные лучи, отскакивающие под разным углом и уходящие в пространство сцены. Метод Монте-Карло (МС) отличается от метода РТ количеством первичных лучей- там, где РТ подразумевает группу из нескольких первичных лучей, МС использует только один первичный луч, разбиваемый затем при отскоке от поверхности на группу из вторичных лучей, которые в дальнейшем уже действуют как вторичные лучи в РТ.

Если вы установите количество отскоков, равное 1, то первичный луч, упав на поверхность даст один отскок, разбившись на группу вторичных лучей. Эти вторичные лучи, в свою очередь дойдя до поверхностей объектов «умрут». И если точка, в которой «умер» вторичный луч не была освещена источником света в сцене (например лампой), то энергия света в этой точке будет равна 0. Следующая вещь, когда вторичные лучи уходят в окно, из которого освещается интерьер, то на них воздействует световая энергия окружающей среды. То есть освещённость в этой точке будет равна сумме световой энергии окружающей среды и остаточной энергии луча. (не волнуйтесь, если не поняли просто продолжайте читать). Мы должны реализовать это и для освещения сцены только одним окном, нам потребуется такое количество отскоков, чтобы все лучи отразившись ушли в окно и суммировались с энергией окружающей среды.(предположим равной 1, для примера). Важно заметить, что с каждым столкновением, по пути движения луча, световая энергия луча уменьшается. Теперь поясню: Это означает, что если к примеру луч, отразившись от угла помещения совершит 6 столкновений, прежде, чем уйти в окно (и теоретически получит значение равное 1), и энергия пикселя, для которого производится вычисление будет в 6 раз ниже (то есть его освещённость будет в 6 раз темнее, чем пиксель в окне). Теперь, если взять для расчёта пиксель под окном, ему потребуется только 2 отскока, чтобы уйти в окно, то есть он будет при вычислении только в 2 раза темнее, чем в окне. Действительно вероятность попадания луча в окно после 2-х отскоков для углов помещения ниже, чем для области под окном. Именно поэтому здесь больше света, чем в углу. Повысить вероятность вы можете увеличив количество генерируемых лучей. Снижение энергии луча, зависимое от количества отскоков – лишь примерное описание очень большой проблемы. В Yafray существует возможность изменять как количество первичных лучей, так и отскоков, если результат при чистом РТ искажён. То есть, по сути, применять методику гибридную между РТ и МС.

Примерная схема метода РТ ( Path tracing)

Красная стрелка воспроизводит вектор первичного луча, который разбивается на группу вторичных лучей после контакта с поверхностью. Число отскоков на картинке равно 2.

На практике для вас это означает, что движок делает отдельные вычисления для каждого пикселя. Качество освещения зависит от числа лучей. Чем больше лучей принимается для расчёта, чем больше значений вычисляется и тем большая точность освещения достигается. Фокус ещё в том, что отскоки каждый раз происходят в разном направлении. Но по большей части они происходят согласно BRDF - характеристик.

Оглавление

Вперед