ボリュームパストレーシング

ボリューメトリックパストレーシングは、コンピュータグラフィックスで画像をレンダリングする方法で、最初にLafortuneとWillemsによって導入されました。^{[1]この方法は、}光散乱の効果でパストレーシング方法を拡張することにより、シーン内の照明のレンダリングを強化します。これは、火、爆発、煙、雲、霧、または柔らかい影などの関与媒体のフォトリアリスティックな効果に使用されます。

パストレーシング法と同様に、光線は目から始まって光源に到達するまで逆方向に追跡されます。ボリュームパストレーシングでは、レイトレーシングとともに散乱イベントが発生する可能性があります。光線が表面に当たると、一定量が媒体に散乱します。^[2]

このアルゴリズムは、レンダリング方程式を散乱項で拡張したボリュームレンダリング方程式^[3]に基づいています。これは、吸収、外方散乱、放射、および内方散乱の部分で構成されています。吸収と外方散乱は一緒になって消光項を形成します。内方散乱は、シーン内の放射輝度を構成するすべてのパスを積分する必要があるため、計算に最もコストがかかる部分です。したがって、高品質でノイズの少ない結果を得るには、何千ものパスをトレースする必要があります。より適切に処理するために、内方散乱項は、単一散乱と多重散乱の 2 つのコンポーネントに分割できます。^[4]

ボリュームパストレーシングでは、光線と表面の間の距離がサンプリングされ、光線と表面の最も近い交差点の距離と比較されます。サンプリングされた距離が小さい場合は、散乱イベントが発生します。その場合、パスは、それが当たる表面点からではなく、媒体内の散乱点から評価およびトレースされます。残りの手順は、光源に到達するまで同じ方法で続行されます。^{[2] [5]}

距離をサンプリングする方法としてレイマーチング法があります。これはレイトレーシングと同様に機能しますが、シーンの距離フィールドで動作し、離散的なステップで動作します。媒体内の散乱は、重要度サンプリングを使用した位相関数によって決定できます。したがって、海、雲、皮膚などの物質の散乱をシミュレートするための非等方性位相関数であるHenyey-Greenstein位相関数^[6]を適用できます ^{[4] 。}

• ボリュームパストレーシング（2012 年 3 月）。コーネル大学。
• 体積光輸送（2012 年 3 月）。コーネル大学。
• CUDA Path Tracer での効率的なボリューム レンダリング (2013)。南カリフォルニア大学。