El trazado de trayectorias volumétricas es un método para renderizar imágenes en gráficos de computadora que fue introducido por primera vez por Lafortune y Willems. [1] Este método mejora la representación de la iluminación en una escena al extender el método de trazado de trayectorias con el efecto de dispersión de luz . Se utiliza para efectos fotorrealistas de los medios participantes, como fuego, explosiones, humo, nubes, niebla o sombras suaves.
Al igual que en el método de trazado de trayectorias, se sigue un rayo hacia atrás, comenzando desde el ojo, hasta llegar a la fuente de luz. En el trazado de trayectorias volumétrico, pueden ocurrir eventos de dispersión junto con el trazado de rayos. Cuando un rayo de luz incide en una superficie, una cierta cantidad se dispersa en el medio. [2]
El algoritmo se basa en la ecuación de renderizado volumétrico [3] , que extiende la ecuación de renderizado con un término de dispersión. Está compuesto por una parte de absorción, dispersión hacia afuera, emisión y dispersión hacia adentro. La absorción y la dispersión hacia afuera juntas forman el término de extinción. La dispersión hacia adentro es la parte más costosa de calcular porque necesita una integración sobre todos los caminos en la escena que consisten en radiancia . Por lo tanto, se deben trazar miles de caminos para lograr un resultado con buena calidad y sin mucho ruido. Para un mejor manejo, el término de dispersión hacia adentro se puede dividir en dos componentes, la dispersión simple y la dispersión múltiple [4] .
En el rastreo de trayectoria volumétrica, se toma una muestra de la distancia entre el rayo y la superficie y se compara con la distancia de la intersección más cercana del rayo con la superficie. Si la distancia muestreada es menor, se produce un evento de dispersión. En ese caso, la trayectoria se evalúa y se traza desde el punto de dispersión en el medio, no desde el punto de la superficie en el que incide. El resto del procedimiento continúa de la misma manera, hasta llegar a la fuente de luz. [2] [5]
Una forma posible de muestrear distancias es el método de marcha de rayos , que funciona de manera similar al trazado de rayos pero opera en un campo de distancia de la escena y actúa en pasos discretos. La dispersión dentro de los medios se puede determinar mediante una función de fase utilizando el muestreo de importancia . Por lo tanto, se puede aplicar la función de fase de Henyey-Greenstein [6] , una función de fase no isótropa para simular la dispersión de materiales como océanos, nubes o piel [4] .
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