Перетворення променів в об'єктний простір для розмиття руху

12

Мій raytracer підтримує найрізноманітніші об'єкти. Для їх перетину я використовую стандартну техніку перетворення променів у об’єкт-простір. Це працює фантастично, поки я не додаю розмиття руху.

Я моделюю розмиття руху як послідовність перетворень (щоб спростити обговорення, скажімо, точно два) замість одного. Мій підхід полягає в тому, щоб здійснити обернене перетворення променя в обох ключових кадрах і проглядати положення / напрямки.

Здається, це добре працює для перекладів, але воно руйнується для обертання. Наприклад, два трикутники, що зазнають обертання на 30 і 90 градусів:

^{(4 зразки, реконструкція MN, зразки червоного кольору з’явилися поблизу двох ключових кадрів)}

В кутах я б очікував, що лерпаті проби лежать на прямій лінії між двома вершинами. Натомість вони випинаються назовні. Це неправильно. У більш цікавих сценах з більш цікавими перетвореннями він спричиняє різноманітні режими відмов. Наприклад, ось гвинт, який проходить 45 обертів:

^{(100 проб, візуалізовані нормалі)}

Деякі проблеми пов'язані з розривом BVH (він передбачає, що екстремальність об'єктів лежить у ключових кадрах), але навіть груба сила передачі невірна.

Я можу все це виправити, роблячи лише перетворення вперед (трансформуючи об’єкт, а не промінь), але це працює лише для об'єктів, де це можливо (насправді лише трикутники).

Як я можу змусити мій Raytracer виробляти лінійні наближення до перетворення (особливо обертання) шляхом перетворення променів, а не предметів?

raytracing transformations motion

— imallett
джерело

7

Розміщення позицій / напрямків променів між ключовими кадрами повинно бути еквівалентним лерпуванню зворотних матриць між ключовими кадрами та перетворенням за допомогою матричної лінійки. Проблема полягає в тому, що якщо ключові кадри мають різні обертання, то матриця лерпа буде взагалі чимось "дивним", із стрижкою, неоднорідною шкалою тощо.

Я не був би здивований, якщо деякі з ваших процедур перетину та затінення не працюють належним чином у такій спотвореній системі координат, якщо ви спеціально не перевірили та не затвердили їх у таких випадках. (Наприклад, взяття крапкового добутку двох одиничних векторів не дає таку саму відповідь у нарізаній системі координат, як у ортонормі.)

Це лише здогадка, але це може спрацювати краще, якщо ви виберете метод інтерполяції, де переклад, обертання та масштаб (якщо це застосовано) леперуються окремо (використовуючи кватерніони для частини обертання) та повторно поєднуються.

— Натан Рід
джерело

Ви впевнені, що лерпування прямо трансформованого об'єкта - це те саме, що лерпінг променевого трансформованого променя? Наприклад, я можу перенормувати промінь після лерпу (і відповідно масштабувати відстань попадання). Це не змінює результат.

— imallett

@imallett Lerping промінь повинен бути еквівалентним lerping зворотним матрицям, але не обов'язково лерпуванню передових матриць або lerping об'єкту (оскільки інверсія не є лінійною операцією). І я не думаю, що перенормувати промінь після того, як лерп цілком виправляє речі - ви все ще можете бути в стриженій, нерівномірній масштабній системі координат, яка може накрутити математику у ваші підпрограми перетину тощо.

— Натан Рід

[Див. Редагування; краща картина] Принаймні, я думаю, що перенормування повинно виключати проблеми з перетином - але це я вважав; lerping проміння не lerping об'єкт. У своїй відповіді ви запропонували лерпінг [зворотний?] TRS, а потім рекомбінацію. Це так, як це роблять виробники виробництва?

— imallett

3

Я не думаю, що вам вдасться отримати дуже далеко, AFAICS, єдине лінійне наближення до досить нелінійної інтерполяції, але, можливо, цей документ / презентація Грибеля та ін про розмиття руху при растеризації може допомогти.

— Симон F
джерело

Я розбиваю його на лінійне наближення, що досить типово. Можна обробити більш складні перетворення за допомогою декількох таких кроків. ¶ Моя проблема полягає не в тому, щоб перетворення було нелінійним, а в правильності лінійного наближення до нього.

— imallett