Об'ємне відображення фундаментальних понять та термінології

Література про надання об'ємних матеріалів та ефектів, як правило, використовує багато математичної фізичної термінології. Скажімо, я маю гідну ручку щодо понять, що беруть участь у поверхневому візуалізації. Які поняття мені потрібно зрозуміти для об'ємного відображення? (Візуалізація в режимі реального часу та офлайн.)

• Що саме мається на увазі під розсіюванням світла в контексті об'ємного відображення? (І чому він розділений на розсіювання та розсіювання?)

• Який взаємозв'язок між передачею, ослабленням та поглинанням?

• Що таке фазова функція і як вона грає в об'ємне відображення? (Зокрема, фазова функція Генєя-Грінштейна.)

• Що таке закон Бера-Ламберта і як це пов’язано з розсіюванням світла?

В основному, як я маю сенс із таких діаграм?

Коли я вперше читав про все це, я натрапив на це посилання, яке допомогло мені краще зрозуміти цю велику тему. Крім того, це детальніше описує речі, згадані тут.

Розсіювання світла - це природне явище, яке виникає при взаємодії світла з частинками, що поширюються в середовищі, коли він проходить через нього. З Вікіпедії :

Розсіювання світла можна розглядати як відхилення променя від прямого шляху, наприклад, через нерівності в середовищі поширення, частинках або в межі між двома середовищами

У комп’ютерній графіці є моделі, розроблені для імітації ефекту легкого переміщення об’ємів об’єму від точки входу ( точка А ) до точки виходу ( точка В ). Оскільки світло рухається від А до В, воно змінюється завдяки взаємодії з частинками, і ці взаємодії часто називають поглинанням , розсіюванням назовні та розсіюванням . Часто ви побачите ці розбиття на дві групи; Пропускання (поглинання та розсіювання назовні), яке я люблю вважати "втраченим світлом" та " розсіяним світлом" ("отриманим світлом").

Поглинання - це в основному падаюча енергія світла, яка перетворюється на якусь іншу форму енергії і, таким чином, «втрачається».

Передача

Пропускання описує , як світло , відбитий за обсяг буде ослаблений за рахунок абсорбції , як він проходить через середовище від A до B . Зазвичай це обчислюється законом Бера-Ламберта, який пов'язує ослаблення світла властивостями матеріалу, через який він рухається.

Коли світло проходить крізь середовище, існує ймовірність, що фотони можуть бути розсіяні далеко від напрямку їх падання, а отже, не потрапляти в очі спостерігача, і це називається «Вибіг розсіювання». У більшості моделей рівняння пропускання незначно змінюється, щоб запровадити поняття «Розсіяння».

У розсіюванні

Вище ми бачили, як можна втратити світло через розсіювання фотонів від напрямку огляду. У той же час світло може розсіятися назад у напрямку перегляду, коли він рухається від А до В, і це називається In-Scattering.

Розсіювання частинок само по собі є досить складною темою, але в основному ви можете розділити його на ізотропне та анізотропне розсіювання. Моделювання анизотропного розсіювання буде займати значну кількість часу , так що зазвичай в комп'ютерній графіці це спрощується при використанні фазової функції , яка описує кількість світла від падаючого світла напрямки , яке розсіюється в напрямок перегляду , як він переміщається від A до B .

Одна з часто використовуваних неізотропних фазових функцій називається фазовою функцією Генєя-Грінштейна, яка може моделювати розсіювання назад і вперед. Зазвичай він має один параметр, g ∈ [−1,1], який визначає відносну силу прямого і зворотного розсіювання.