Polarisasi refleksi dan pembiasan untuk membungkus permukaan air

12

Saya ingin membuat gambar realistis air di habitat ruang yang mengorbit. Gambar tidak perlu dibuat secara real time, meskipun saya juga tidak ingin itu memakan waktu berminggu-minggu. Saya mencari pendekatan yang dapat menghasilkan gambar realistis dalam hitungan jam atau hari.

Habitatnya berbentuk silindris dengan permukaan bagian dalam yang melengkung menjadi ruang hidup. Rotasi silinder tentang porosnya memberikan perkiraan gravitasi. Saya tidak mencari detail simulasi fisika ini, hanya rendering gambar.

Aspek khusus yang ingin saya ketahui adalah polarisasi. Cahaya yang dipantulkan dari permukaan air terpolarisasi, meninggalkan cahaya yang masuk ke dalam air terpolarisasi tegak lurus dengan cahaya yang dipantulkan. Mengabaikan efek ini dan hanya memodelkan proporsi cahaya yang dipantulkan dan ditransmisikan bekerja dengan baik ketika hanya ada satu permukaan air, tetapi jika habitat silinder memiliki badan air yang mengambil proporsi besar dari permukaan melengkung maka sinar yang diberikan akan membuat beberapa refleksi pada berbagai sudut yang berbeda. Ini berarti proporsi cahaya yang dipantulkan akan tergantung pada sudut polarisasi yang sebelumnya diterapkan padanya.

Adakah pendekatan yang ada yang menggabungkan efek seperti itu yang dapat memberikan gambar realistis dari banyak refleksi dari permukaan air yang melengkung? Mereka juga perlu memodelkan refraksi dengan polarisasi. Air akan menjadi dangkal di beberapa tempat jadi saya berharap refraksi terpolarisasi mempengaruhi hasil.

Jika tidak, dapatkah saya mengadaptasi pelacak sinar yang ada atau apakah ini membutuhkan pendekatan yang dimulai dari awal?

Saya mencari realisme untuk menemukan efek yang tidak terduga, tidak hanya untuk realistis sebagai pengamat biasa. Jelas sebagian besar pengamat (termasuk saya) tidak akan tahu efek yang harus dicari karena mereka tidak terbiasa dengan kehidupan sehari-hari, jadi saya mencari "yang secara fisik benar" daripada hanya "meyakinkan".

trichoplax
sumber

Jawaban:

9

Metode yang paling umum disarankan tampaknya adalah Mueller calculus , yang bermuara pada pelacakan parameter Stokes dari sinar cahaya untuk mewakili polarisasi cahaya yang ditransmisikan sepanjang sinar itu. Sinar mungkin tidak dipolarisasi — Stoke parameter dari (1, 0, 0, 0) —atau mungkin terpolarisasi secara sirkuler atau linear dalam berbagai arah, yang merupakan properti cahaya dalam agregat. Pada permukaan cahaya tersebar menurut polarisasi dan vektor Stokes diperbanyak dengan mengalikannya dengan matriks Mueller dari permukaan.

Berikut ini artikel dari Toshiya Hachisuka tentang penelusuran sinar sambil melacak polarisasi cahaya. Sepertinya pengantar yang bagus, dan ada beberapa referensi yang tampak menjanjikan. Artikel ini berpendapat untuk pelacakan langsung dari keadaan polarisasi sinar: bukannya representasi agregat, secara individual melacak arah dan frekuensi dari dua osilasi harmonik dari sinar cahaya yang diberikan. Ini mungkin memiliki kekurangan bahwa Anda memerlukan lebih banyak sampel untuk mereproduksi efek polarisasi secara akurat, tetapi mungkin dapat mereproduksi lebih banyak efek (dalam artikel, gangguan film tipis).

John Calsbeek
sumber