Render volumetrik konsep dasar dan terminologi

Literatur tentang rendering bahan volumetrik dan efek cenderung menggunakan banyak terminologi fisika matematika. Katakanlah saya memiliki pegangan yang baik pada konsep yang terlibat dalam rendering permukaan. Konsep apa yang perlu saya pahami untuk rendering volumetrik? (Baik rendering waktu nyata dan offline.)

• Apa sebenarnya yang dimaksud dengan hamburan cahaya dalam konteks rendering volumetrik? (Dan mengapa ia terbelah menjadi hamburan dan hamburan?)

• Apa hubungan antara transmisi, redaman, dan penyerapan?

• Apa itu fungsi fase dan bagaimana fungsinya dalam rendering volumetrik? (Secara khusus, fungsi fase Henyey-Greenstein.)

• Apa hukum Beer-Lambert dan bagaimana hubungannya dengan hamburan cahaya?

Pada dasarnya, bagaimana saya memahami diagram seperti ini?

Ketika saya pertama kali membaca tentang semua ini, saya menemukan tautan ini yang membantu saya lebih memahami topik besar ini. Juga ini pergi ke beberapa detail lebih lanjut tentang hal-hal yang disebutkan di sini.

Hamburan cahaya adalah fenomena alam yang muncul ketika cahaya berinteraksi dengan partikel-partikel yang terdistribusi dalam suatu media saat ia bergerak melaluinya. Dari Wikipedia :

Hamburan cahaya dapat dianggap sebagai defleksi sinar dari jalur lurus, misalnya oleh penyimpangan dalam media propagasi, partikel, atau dalam antarmuka antara dua media

Dalam komputer grafik ada model yang telah dikembangkan untuk mensimulasikan efek objek volume cahaya melintasi dari titik masuk ( Titik A ) ke titik keluar ( Titik B ). Ketika cahaya bergerak dari A ke B itu diubah karena interaksi dengan partikel dan interaksi ini sering disebut sebagai Penyerapan , Hamburan Keluar dan Hamburan . Seringkali Anda akan melihat ini dibagi menjadi dua kelompok; Transmisi (Penyerapan dan Hamburan Keluar) yang saya suka anggap sebagai 'cahaya yang hilang' dan Hamburan Cahaya ('cahaya bertambah').

Penyerapan pada dasarnya adalah kejadian energi cahaya yang diubah menjadi beberapa bentuk energi lain dan karenanya 'hilang'.

Penularan

Transmitansi menjelaskan bagaimana cahaya yang dipantulkan balik volume akan dilemahkan karena Penyerapan karena perjalanan melalui media dari A ke B . Ini biasanya dihitung dengan hukum Beer-Lambert yang menghubungkan redaman cahaya dengan sifat material yang dilaluinya.

Ketika cahaya bergerak melalui medium ada kemungkinan bahwa foton dapat tersebar jauh dari arah kejadian mereka dan oleh karena itu tidak sampai ke mata pengamat dan ini disebut sebagai Penyebaran. Pada sebagian besar model, persamaan Transmittance sedikit berubah untuk memperkenalkan konsep Out-Scattering.

Dalam Hamburan

Di atas kita telah melihat bagaimana cahaya dapat hilang karena foton telah tersebar jauh dari arah pandang. Pada saat yang sama, cahaya dapat disebarkan kembali ke arah penglihatan saat ia bergerak dari A ke B dan ini disebut Penyebaran.

Particle In-Scattering sendiri adalah topik yang cukup kompleks tetapi pada dasarnya Anda dapat membaginya menjadi hamburan Isotropik dan Anisotropik. Pemodelan Anisotropic hamburan akan mengambil cukup banyak waktu sehingga biasanya dalam grafis komputer ini disederhanakan dengan menggunakan Fungsi Fase yang menggambarkan jumlah cahaya dari arah cahaya insiden yang tersebar ke arah melihat karena perjalanan dari A ke B .

Salah satu Fungsi Fasa non-isotropik yang umum digunakan disebut fungsi fase Henyey-Greenstein yang dapat memodelkan hamburan Mundur dan Maju. Biasanya memiliki parameter tunggal, g ∈ [−1,1], yang menentukan kekuatan relatif hamburan maju dan mundur.