非リアルタイムレイトレーシング
回答:
パストレースは、非リアルタイムのフォトリアリスティックレンダリングの標準的な手法であり、基本的なパストレースでは得られないコースティクスのような効果を得るには、特に双方向パストレースを検討する必要があります。下の画像に示すように、双方向パストレーシングもグラウンドトゥルースにより速く収束します。
また、メトロポリスライトトランスポート（MLT）は、既存の「良い」パスを変更することによりグラウンドトゥルースにさらに速く収束する、より高度なパストレーシングテクニックです。
重要なサンプリングを使用して、より重要な方向により多くの光線を集中させることにより、収束を高速化することもできます。つまり、BRDF（確率密度関数を使用してBRDFスパイクに向かって）または光源に基づいて光線を集束するか、2つの世界の中で最高の多重重要度サンプリングを使用します。
これは、偏りのない方法でノイズを減らすことです。レンダリングされた画像のノイズをさらに減らすためのノイズ除去技術もあります。
より高度な手法を検討する前に、偏りのないリファレンスとして機能する基本的なブルートフォースモンテカルロパストレーサーを最初に実装することをお勧めします。ミスを犯し、気付かないバイアスを導入するのは非常に簡単です。そのため、簡単な実装を行うことは、参照用に持っておくと良いでしょう。
また、参加しているメディアにパストレースを適用することでいくつかの本当に素晴らしい結果を得ることができますが、それは非常に速く遅くなります：D
大きなものの1つは、三角形メッシュではなく建設的なソリッドジオメトリの使用です。光線と三角形の交点は、他のほとんどの光線と形状の交点よりも高速ですが、ジュリアフラクタルや一般化されたパラメトリック関数などのエキゾチックな形状の一部は言うまでもなく、円柱またはトーラスの表面を近似するには膨大な数の三角形が必要です一部のレンダラーがサポートします。
もう1つは、レンダリング時のフォトンマッピングと拡散相互反射計算の使用です。これにより、変化するシーンで正確な照明効果を得ることができます。リアルタイムレイトレーシングでは、これらは計算するには高すぎるため、光源と主要なジオメトリ要素のいずれかを強制的に（事前計算を許可するために）強制するか、効果を完全に省略します。
これを書いたとき、モンテカルロパストレースについては知りませんでしたが、誤って説明しました。皮肉なことに、モンテカルロパストレースは、私が当時探していた答えです。
素朴なモンテカルロパストレースは、レンダリング方程式と呼ばれるものを評価して、ピクセルのカラー値を数値的に解決することで機能します。ピクセル内でランダムにジッタリングすることでランダムサンプルを取得します（より優れたサンプリング戦略とフィルタリングがあります：ピクセル内で複数のランダムサンプルを使用するアンチエイリアシングの基本的な理由は何ですか？）、また、光線が表面に当たるとランダムな方向にバウンスします。
良い結果を得るには多くのサンプルが必要になることがあり、サンプルが足りないと、画像はノイズが多くなります。ノイズを半分にするには、4倍のサンプルが必要です。レンダリング時間は、シンプルなシーンのために8つの最新のCPUコアを使用して1時間程度になる場合があります。
重要度サンプリングやレンダリング後の画像のノイズ除去など、より優れた画像をより迅速に取得できる、より高度なモンテカルロパストレース技術があります。
モンテカルロパストレースは、写真のようにリアルな画像を作成でき、物理法則に従っているため、多くの高度なレンダリング機能を提供し、現実的な結果をもたらします。
詳細については、こちらをご覧ください。 http //blog.demofox.org/2016/09/21/path-tracing-getting-started-with-diffuse-and-emissive/
以下に、8つのCPUコアすべてを使用してレンダリングするのに約1時間かかった画像の例を示します。
