物理ベースのレンダリングとレイトレーシング


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私は多くの混乱を抱えており、いくつかの用語を明確にし、知識をまとめる必要があります。
エンジンがレイトレーサーである(つまり、レイトレーシングアルゴリズムを使用してシーンをレンダリングする)と言った場合、それは自動的に物理ベースのエンジンですか?つまり、レイトレーシングはその定義に基づいて物理的に基づいていますが、物理的に基づいていないレイトレーサーが存在する可能性があります。(そして対称的に、物理ベースの非レイトレーサーはありますか?)
また、「物理ベース」は「光輸送方程式を解く」という意味でもあるのですか?

回答:


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「物理ベース」は明確に定義された用語ではないため、この質問に正確に答えることは困難です。

一般に、「物理ベース」とは、問題のアルゴリズムが物理ベースの原理から派生しているという事実を指します。それは物理的に正しくなく(それを受け入れる余裕がないため)、通常、いくつかの近似を行う必要がありますが、それらの近似が何であるかはよく知られています。

これはアドホックモデルとは対照的です。アドホックモデルは、通常、実際の効果を観察し、シェーダーなどの外観を模倣するシェーダーなどを作成しようとするアーティストによって作成されます。通常、アドホックモデルはよりシンプルで安価であり、特定の問題を解決する最初のソリューションとなる傾向がありますが、実際に何が起こっているかについての特定の洞察は提供されません。また、そのようなモデルが、シミュレートしようとする効果をどれほど正確に再現できるかを言うのも実際には不可能です。

したがって、レンダリングのコンテキストでは、「物理ベースのレンダラー」は、物理ベースの原則を使用して画像をレンダリングするものであり、非常にあいまいな分類です。レイトレーサーは本質的に物理ベースではなく、ほとんどの初期のレイトレーサーは実際には照明などにアドホックモデルを使用していました。私の個人的な経験から、「物理ベースのレンダリング」は通常、レンダリング方程式を解くことを指していました。しかし、近年、多くのゲームエンジンがこの用語を「省エネルギーを行う」または「フォンを使用しなくなった」という意味でも主張しているようです。

したがって、実際には、「物理ベースのレンダリング」が何を意味するかについて明確な分類はなく、レイトレーシングを単独で使用しても、レンダラーが物理ベースになるわけではありません。オフラインレンダリングでは、この用語は主にレンダリング方程式を解くレンダラーを指すのに使用されますが、リアルタイムレンダリングでは、マイクロファセットモデルなどの使用を指す可能性が高くなります。しかし、この用語の意味は、長年にわたって変化する可能性があります。


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@BenediktBitterliが示唆するように、「物理ベースのレンダリング」は実際には賛成でも反対でもありません。レンダリングでは、常にリアリズムと計算コストのバランスをとる必要があります。一部のレンダラーには、いくつかの「物理ベース」機能があります。たとえば、Microfacet BRDFやHDRレンダーターゲットなどです。他の多くは、たとえば、完全なBSDF、完全なスペクトルレンダーターゲット、ライトトレーシング、エリアライトなどを持っている場合があります
RichieSams

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いいえ、単に:

  • 物理ベースのレンダリングでは、レイトレーシングは必要ありません。他の手段を使用できます。*

  • レイトレーシングを使用して、物理ベースのレンダリング以外の効果を実行できます。

多くの場合、レイトレーシングは最も簡単に実装して考えることができます。したがって、物理ベースのレンダリングに広く展開されています。しかし同じ理由で、非現実的なレンダリングの多くはレイトレーシングトリックを使用して、必要なものを取得します。

*個人的には、画像をレンダリングするための非構造化FEMをいじっています

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