Скриншот тестовой сцены
Ниже приведены результаты расчетов подповерхностного рассеяния для различных случаев.
Тест 1. Расчет подповерхностного освещения методом однократного рассеяния
Описание сцены:
Образец: молоко;
Метод: однократное рассеяние (approx_single_scatter = on);
Свет: direct;
Отражение поверхности отключено (слот material имеет черный цвет);
top - верхняя камера, перпендикулярна грани, на которую падает свет;
side - камера перпендикулярна боковой грани;
bottom - камера перпендикулярна нижней грани.
top
- side - bottom, g = - 0.9 (анизотропное рассеяние
назад)
top
- side - bottom, g = 0 (изотропное
рассеяние)
top
- side - bottom, g = 0.9 (анизотропное рассеяние
вперед)
Выводы:
1. Анизотропия. Для рассеяния вперед (g = 0.9) существенный световой поток (красное пятно) выходит через нижнюю грань образца, и в меньшей степени по сравнению с другими типами анизотропии рассеяния - сверху (желтое пятно). Для рассеяния назад и изотропного рассеяния снизу свет не выходит (выходит значительно меньше), зато через верхнюю грань световой поток сильнее (белые пятна), чем при рассеянии вперед.
2. Однократное рассеяние происходит не только в пределах длины одного среднего свободного пробега, а по всей глубине материала, но с разной вероятностью. Чем больше глубина, тем меньше вероятность однократного рассеяния, или, что тождественно, чем больше глубина, тем меньше количество однократных рассеяний.
Как видно из рендеров, величина g влияет на вероятность однократного рассеяния в зависимости от глубины. При g = 0 глубина рассеяний максимальна - однократные рассеяния происходят на бОльшей глубине и их больше по количеству, при g = - 0.9 = 0.9 - минимальна и практически идентична как для рассеяния вперед, так и для рассеяния назад.
3. Высокая зависимость от положения камеры
Слева-направо: камера под углом 90, 45 и 35 градусов к нижней грани
Как видно из рендеров, при изменении положения камеры всего на 10 градусов видимость светового выхода через нижнюю грань полностью исчезла. Это свойство проявляется только для анизотропного рассеяния и его нужно учитывать при настройке положения камеры в сцене.
4. Отражение Фреснеля.
Для материала с g = 0.9 (рассеяние вперед) отражение поверхности (камера под углом 45 градусов сверху над образцом) демонстрирует закон Фреснеля. Дальняя часть эллипса светлее из-за того, что угол зрения относительно поверхности меньше для дальней части эллипса и больше для передней части эллипса. Свойства отражения для образца отключены - для слота material назначен черный цвет.
5. Расчет методом однократных рассеяний требует высоких значений интенсивности источников света. Если интенсивность источника недостаточна, результат расчетов будет просто нулевым ("черный" рендер).
Тест 2. Однократное рассеяние методом трассировки фотонов
Approx_multiple_scatter = on, остальные методы расчета выключены.
Образец тот же, трассировка фотонов выполнялась при depth = 1 (одна длина свободного пробега). В расчете освещения данным методом нельзя выделить вклад от однократных рассеяний, поскольку при любой, сколь угодно малой толщине слоя, вероятность многократных рассеяний все равно будет ненулевой.
top
- side - bottom, g = - 0.9 (рассеяние
назад)
top
- side - bottom, g = 0 (изотропное
рассеяние)
top
- side - bottom, g = + 0.9 (рассеяние
вперед)
В целом, поведение рассеянного света аналогично предыдущему случаю. Существенная разница состоит в отсутствии регулярности, что обусловлено многократными рассеяниями. Нет геометрически правильного hot spot от источника, вместо этого наблюдается световое пятно с неправильными и размытыми границами, размер пятна варьируется в зависимости от типа рассеяния. Характер затухания с глубиной также несколько изменился. Для рассеяния назад выход освещения через заднюю грань (камера bottom g = - 0.9) мы наблюдаем темное пятно в центре и более светлый граничный слой, по сравнению с расчетом, получаемым методом однократных рассеяний - просто темная задняя грань(см. аналогичный рендер выше).
Тест 3. Расчет рассеяния трассировкой при разной глубине depth