Алгоритм Фотонных карт для синтеза изображений кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое фотонные карты , Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое фотонные карты , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Компьютерная графика.

фотонные карты – один из самых универсальных и реалистичных алгоритмов, решающих задачу вычисления интеграла освещенности в самом общем случае. Фотонные карты сложны как в реализации, так и в вычислительном плане. Алгоритм состоит из трех частей: трассировка фотонов, построение фотонной карты и сбор освещенности.

Фотоны в данном методе – это частицы, переносящие некоторую небольшую порцию световой энергии. На начальном этапе фотоны испускаются из источника света в соответствие с распределением световой энергии у данного источника. Например, известно, что точечный или сферический источник света (такой как солнце) испускают свет равномерно во всех направлениях. Площадные источники света имеют косинусоидальное распределение, имеющее максимум по направлению, совпадающему с нормалью к плоскости источника и нуль по направлениям, лежащим в этой плоскости (рисунок 9).

Рисунок 9 – Схема процесса трассировки фотонов

В процессе трассировки фотоны ударяются о различные поверхности. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . В зависимости от свойств материала, с ними могут происходить разные события: фотон может отразиться диффузно (то есть в случайном направлении), зеркально, пройти через поверхность или полностью поглотиться. При диффузном отражении и поглощении, запись о фотоне сохраняется (просто в списке или массиве), причем решение о том, какое из событий происходит с фотоном, принимается на основании “Русской рулетки”.

После того, как трассировка фотонов завершена, производится построение фотонной карты в виде некоторой структуры пространственного разбиения. Этот этап вспомогательный и служит для того, чтобы на следующем шаге в произвольной точке пространства можно было найти k ближайших фотонов. Если бы фотоны просто сохранялись в массиве, то k ближайших каждый раз пришлось бы вычислять перебором, что очень медленно.

После того, как фотонная карта построена и мы имеем возможность выполнять быстрый поиск в ней, начинается этап сбора освещенности. Здесь возможны различные варианты. Вопрос в том, в каких точках собирать освещенность. Самый реалистичный метод: использовать распределенную трассировку лучей с тем отличием, что каждый раз при ударе луча о поверхность, необходимо выполнить сбор освещенности в этой точке, найдя k ближайших фотонов, суммировав их энергию (в самом простом случае) и поделив полученную энергию на площадь поверхности сферы, радиус которой равен расстоянию до самого дальнего фотона. Алгоритм, таким образом, динамически выбирает радиус сбора: там где фотонов много, радиус сбора маленький, где мало - большой. Поэтому уровень шума одинаков для всего изображения.

Можно использовать константный радиус сбора и искать не k ближайших фотонов, а собирать освещение со всех фотонов, попавших в сферу заданного радиуса. Но такой метод дает больший шум. На практике фотонные карты применяют для вычисления каустиков и вторичной освещенности с использованием КЭШа излучения и финального сбора.

При использовании метода финального сбора сами фотонные карты задействуются только для вычисления непрямой освещенности. Тени, отражения и другие эффекты (кроме каустиков, разумеется, для которых финальный сбор не нужен) считают при помощи распределенной трассировки лучей или какого-то другого метода. Вместо непосредственного сбора освещенности с фотонов, в методе финального сбора из заданной точки испускается некоторое число лучей по полусфере и освещенность собирается уже в тех местах, куда попали лучи. Это позволяет значительно снизить шум. Как правило, нужно трассировать меньше лучей, чем в Монте-Карло трассировке.

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• алгоритм излучательности ,
• метод трассировки лучей ,
• метод монте-карло ,
• быстрая излучательность ,
• метод оболочек ,
• синтез изображений ,
• синтез изображений ии , генерация видео ии ,
• обработка изображений , анализ изображений ,

Исследование, описанное в статье про фотонные карты , подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое фотонные карты и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Компьютерная графика