光在参与介质中的传播及辐射传递方程
声明与参考
本文主要参考和翻译
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Efficient Monte Carlo Methods for Light Transport in Scattering Media(Wojciech Jarosz)
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Light Transport in Medium(from cornell university)
参与介质
云,雾,浑浊的水等类似的介质可以散射光,换句话说,这些介质参与光的传输,故我们把此类介质称作参与介质(participating media)。当我们想要渲染这些参与介质时,就必须弄明白光线在参与介质中传播时是怎样变化的,也就是体渲染技术,本文的目的就是推导体渲染方程。
如果光在非真空中传播,我们有必要考虑环境中介质对光的传输的影响。光线在传播时会触发四个事件:光子从介质粒子中放射出来;一个光子碰到一个粒子被吸收转化成其他形式的能量,如热能;一个光子击中一个粒子,行进方向发生偏转;其他射线击中粒子,有的光子被偏转到当前射线的行进方向。以上现象分别对应术语:发射(Emission)、吸收(Absorption)、外散射(Out-scattering)、内散射(In-scattering)。
(图解:箭头由粗到细代表射线辐射衰减,由细到粗代表辐射增强,绿色代表击中的粒子)
发射(Emission)
发射指的是有的介质(如火焰)会发射能量,射线穿过介质时,射线辐射会增强。我们先考虑当射线穿过1或者2个单位长度的介质时的情况。