異方性散乱媒質が存在するシーンの高速レンダリング手法

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  • イホウセイ サンラン バイシツ ガ ソンザイ スル シーン ノ コウソク レンダリング シュホウ
  • A Fast Rendering Method for a Scene with Participating Media of Anisotropic Scattering Property
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抄録

本論文では関与媒質が存在するシーンにおいて効率的に大域照明レンダリングを行う手法を提案する．関与媒質を扱うレンダリングは通常レイマーチング法によって実行される．高画質の画像をレンダリングするにはレイマーチング法の微小区間を細かくとり，多くのサンプルに対して計算を行わなければならないため，通常長い計算時間が必要になる．本論文では重点的サンプリング法に基づいてサンプリングを行うことで少ないサンプル数で高い推定精度を得ることを考える．このとき，高精度の重点的サンプリングを行うには事前に被積分関数に近い形の確率密度関数を手に入れることが望ましい．本論文では一様グリッドと球面調和関数を用いて高速に放射輝度の近似値を計算し，これを用いて重点的サンプリングのための確率密度関数を決定する手法を提案する．この確率密度関数の形は被積分関数の形の近似になっているため，これを用いて重点的サンプリングを行うことで従来手法と比べると少ないサンプル数で画質を落とすことなく高速に関与媒質が存在するシーンをレンダリングすることが可能となる．

This paper presents an efficient technique for global illumination rendering of a scene with participating media. The rendering handling participating media is performed by ray marching method, which requires sampling along each view direction. The step size of the ray marching must be taken short to generate a high quality image and thus leads to very long computational time. One possible method to improve the computational cost is to exploit importance sampling. In this paper, we propose a method to determine the step size based on the importance sampling technique. For efficient sampling, the probability density function which is “close” to the radiance distribution is required. In our method, 3D space is divided into a set of uniform grids. The radiance distribution is approximated using the grid structure. To deal with the participating media which has anisotropic scattering property, we use spherical harmonics to represent directional dependence of radiance distribution. Using this grid-based representation, fast calculation of good approximation of desirable probability density is made possible. Using this probability, high quality image can be rendered with fewer number of sampling compared to the conventional methods.

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