软件学报

作者：过洁，潘金贵，郭延文

单位：过洁，计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学), 江苏 南京 21002311,潘金贵，计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学), 江苏 南京 21002302,郭延文，计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学), 江苏 南京 21002303

关键词：参与介质;散射;相干介质;离散介质;图形渲染;计算机图形学

基金：国家自然科学基金(61972194, 62032011); 江苏省自然科学基金 (BK20211147); 中央高校基本科研业务费

参与介质在自然界中广泛存在, 也是包括影视特效、电子游戏、仿真系统等大多数图形应用中的主要场景元素之一, 对其外观的模拟和再现, 可以极大地提升场景的真实感和沉浸感. 但是由于参与介质本身结构以及光线在参与介质中的传播过程都非常复杂, 所以迄今为止, 对参与介质渲染的研究都一直是图形领域的热点和难点. 为了处理的方便和计算的高效, 传统的参与介质渲染方法都基于两点假设: 独立散射假设和局部连续假设. 这两点假设也是经典的辐射传输方程成立的关键. 但实际上, 自然界中的很多参与介质都不满足这两点假设, 因此导致现有的参与介质渲染方法生成的图片效果和真实世界的效果存在一定的差异. 近年来, 研究者们提出了各种非经典参与介质渲染方法, 试图打破上述的两点假设, 用更符合物理客观规律的方式来处理参与介质, 从而进一步提升参与介质渲染的物理真实感. 从相干介质渲染技术和离散介质渲染技术两方面展开对现有的面向非经典参与介质的渲染方法进行分析和讨论, 重点阐述经典和非经典参与介质渲染方法的区别, 以及现有非经典参与介质渲染方法的原理、优势和不足. 最后, 展望一些开放性问题并进行总结. 本综述希望能启发相关领域的研究人员进一步攻克非经典参与介质渲染技术中的关键问题和技术难点, 也为工业界改进现有渲染器以提高参与介质渲染的真实感提供参考.

来源：2023年第4期

《软件学报》期刊编辑部

查看软件学报杂志2023年第4期