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非指数介质的辐射传输框架

DOI：10.1145/3272127.3275103 期刊：ACM Transactions on Graphics 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 我们针对具有非指数自由程分布的介质建立了一套新的体光传输理论?；诖笃蒲в胫凶邮湓肆煊虻淖钚卵芯砍晒?，这类分布产生于存在关联散射体的情况——而云凝结和分形图案形成等自然过程恰好会产生此类散射体。我们的理论将非指数路径积分表述为随机经典介质平均化的结果，并引入实用模型来高效解决由此产生的平均化问题。该理论导出了广义路径积分，使我们能运用全套蒙特卡洛渲染算法处理非指数介质，同时拓展了可实现的外观表现范围。通过借鉴随机过程研究，我们提出了控制统计关联性的参数化模型，并开发出将未解析关联性（及由此产生的非指数自由程行为）与显式建模的宏观非均匀性相结合的方法。这种强大的创作方式让艺术家能够独立设计衰减曲线形状与宏观非均匀密度，而我们的理论则通过路径空间积分提供了物理自洽的解释。我们还解决了图形学中的重要考量因素，包括互易性和双向渲染算法——所有这些都在存在表面与关联介质的情况下实现。
作者： BENEDIKT BITTERLI，SRINATH RAVICHANDRAN，THOMAS MüLLER，MAGNUS WRENNINGE，JAN NOVáK，STEVE MARSCHNER，WOJCIECH JAROSZ
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为具有非指数自由飞行分布的介质开发新的体积光传输理论，从而实现能够丰富参与介质外观控制水平的实用渲染算法。

研究成果

该论文提出了一种全面的非指数体积光传输理论，在支持表面与异质性的同时具备互易性与实用性。通过参数化模型与基于分形的模型，该理论能呈现丰富的视觉效果，其实现方案展现出精确的计算结果，并为图形应用中的艺术控制与高效渲染提供了可能。

研究不足

该理论假设存在单一、全局固定的自由飞行概率密度函数，从而限制了对具有不同透射率函数的多个重叠介质的处理。高效且无偏的距离采样方法尚未完全推广至所有非指数型异质介质。由于参数非正交，导航外观空间具有挑战性。

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