Поляризаційне відображення та заломлення для обгортання навколо водної поверхні

Я хочу зобразити реалістичні зображення води в орбіті космічного середовища проживання. Зображення не потрібно генерувати в режимі реального часу, хоча я також не хотів би, щоб це займало тижні. Я шукаю підхід, який може генерувати реалістичні зображення за години чи дні.

Оселя циліндрична, вигнута внутрішня поверхня є житловим простором. Обертання циліндра навколо своєї осі забезпечує наближення сили тяжіння. Я не шукаю деталей моделювання фізики цього, просто надання зображення.

Конкретний аспект, про який я хочу знати - поляризація. Світло, що відбивається від поверхні води, поляризується, залишаючи світло, що перейшло у воду, поляризовано перпендикулярно відбитому світлу. Ігнорування цього ефекту та просто моделювання пропорцій світла, що відбиваються та пропускаються, працює досить добре, коли є лише одна водна поверхня, але якщо циліндричне середовище існування має водойми, які займають великі частки вигнутої поверхні, то даний промінь зробить багаторазове відображення в широкому діапазоні різних кутів. Це означає, що частка світла, що відбивається, буде залежати від раніше застосованого до нього кута поляризації.

Чи існують підходи, що включають такі ефекти, які могли б дати реалістичні зображення численних відображень від вигнутої водної поверхні? Вони також повинні були б моделювати заломлення з поляризацією. Вода місцями буде мілкою, тому я очікую, що поляризоване заломлення вплине на результати.

Якщо ні, то чи можу я адаптувати існуючий промінь-промінь чи для цього потрібен підхід, починаючи з нуля?

Я шукаю реалізм для того, щоб виявити несподівані наслідки, а не просто передати настільки реальним випадковому спостерігачеві. Очевидно, що більшість спостерігачів (включаючи мене) не знають ефектів, яких слід шукати, оскільки вони не знайомі з повсякденного життя, тому я шукаю "розумно фізично правильний", а не просто "переконливий".

Найбільш часто запропонованим методом є обчислення Мюллера , яке зводиться до відстеження параметрів Стокса світлового променя для подання поляризації світла, що пропускається по цьому промені. Промінь може бути неполяризованим - параметри Стокса (1, 0, 0, 0) - або він може бути круговим або лінійно поляризованим у різних напрямках, що є властивістю світла в сукупності. На поверхні світло розсіюється відповідно до поляризації, а вектор Стокса поширюється шляхом його множення на матрицю Мюллера поверхні.

Ось запис Тосії Хачісука про відстеження променів під час відстеження поляризації світла. Це здається гарним вступом, і є кілька посилань, які здаються перспективними. У статті аргументовано пряме відстеження стану поляризації променя: замість сукупного подання, окремо відстежуючи напрямок та частоту двох гармонічних коливань даного світлового променя. Це може мати той недолік, що вам потрібно більше зразків для точного відтворення ефектів поляризації, але можливо, вони зможуть відтворити більше ефектів (в статті, інтерференція тонкої плівки).