連続スペクトルレイトレーシングで輝度にバイアスをかけることの副作用は何ですか?


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屈折で色分離されたレイトレース画像を取得できるように、連続した周波数範囲で光線をモデリングしたいと思います。特定の周波数範囲にあるランダム光線の確率に影響を与える分布を使用して、指定された周波数分布で光源をモデル化できます。あるいは、均一なランダム分布から周波数を選択して、各光線の明るさを比例させることができます特定の周波数での周波数分布。最初の方が物理的に正確であると思いますが、2番目の方が光線が少なくて「仕上がった」ように見える画像が得られると思います。この直感的な疑いは正しいですか?2番目の方法でイメージから失われる機能はありますか?画像を損なうことなく速度を上げる方法はありますか?

回答:


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一般に、分布が可変である均一に重み付けされたサンプル(重要度サンプリング)は、重みが可変で均一に分布されたサンプルよりも、最終平均の分散が低くなります。これは、モンテカルロレイトレーシングにおける一般的な経験則です。

ただし、考慮すべきもう1つのことは、表示用に画像をRGBに最終的に変換することです(私はそう思います)。したがって、潜在的な問題は、たとえば、光源のスペクトルの青い部分にエネルギーがほとんどない場合、青の周波数にいくつかのサンプルを配置すると、最終的なRGB画像の青のチャネルが他のチャネルに比べて過度にうるさい。

これを解決する1つの方法は、光源のスペクトルと、出力の生成に使用されるRGBカラーマッチングカーブの積を考慮することです。3つすべてのチャネルで十分なサンプルが得られるように、3つを相互に正規化しながら、各チャネルの最も重要な周波数にサンプルを配布できます。

全体として、光源のスペクトルがかなり滑らかである限り、サンプルの均一な周波数分布を使用するだけで簡単になり、良い結果が得られると思います。しかし、鋭いスパイク(LED、レーザー、蛍光灯など)のスペクトルがある場合は、スペクトル重要度のサンプリングがおそらく必要になります。

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