Рендеринг на основе законов физики Год издания: 2023 Автор: Фарр М., Джейкоб В., Хамфрис Г. Переводчик: Люско И. Л. Издательство: ДМК Пресс ISBN: 978-5-93700-237-2 Язык: Русский Формат: PDF Качество: Издательский макет или текст (eBook) Количество страниц: 1210 Описание: В книге описывается рендеринг, основанный на рейтрейсинге – алгоритме трассировки лучей, который способен отображать физически реалистичные изображения сложных сцен. Описывается рейтрейсинг как вычислительный метод, основанный на физике процесса; рассматриваются радиометрия, спектры и цвет, представление геометрии сцены, иерархии ограничивающих объемов, текстуры и материалы, семплинг и антиалиасинг, источники света и многое другое. Большое внимание уделяется оптимизации процесса рендеринга, а также использовании графического процессора для ускорения вычислений. Издание предназначено для разработчиков программного обеспечения, тех, кто занимается исследованиями в области компьютерной графики, а также студентов и аспирантов, обучающихся по данному направлению.
Примеры страниц
Оглавление
ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА............................................................................................................... 16 ОБ АВТОРАХ............................................................................................................................. 17 ПРЕДИСЛОВИЕ....................................................................................................................... 18 ГЛАВА 01 ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................... 30 1.1 Грамотное программирование........................................................................................ 30 1.2 Фотореалистический рендеринг и алгоритм рейтрейсинга......................................... 33 1.2.1 Камеры и пленка............................................................................................... 35 1.2.2 Пересечения луч–объект.................................................................................. 37 1.2.3 Распределение света......................................................................................... 38 1.2.4 Видимость.......................................................................................................... 40 1.2.5 Поверхности, рассеивающие свет.................................................................... 41 1.2.6 Непрямое пропускание света........................................................................... 41 1.2.7 Распространение луча...................................................................................... 44 1.3 Обзор системы pbrt.......................................................................................................... 45 1.3.1 Этапы выполнения............................................................................................ 46 1.3.2 Функция main() системы pbrt........................................................................... 47 1.3.3 Интерфейс Integrator........................................................................................ 51 1.3.4 ImageTileIntegrator и основной цикл рендеринга.......................................... 53 1.3.5 Реализация RayIntegrator................................................................................. 57 1.3.6 Интегратор случайного блуждания................................................................. 60 1.4 Как изучать материал этой книги................................................................................... 65 1.4.1 Упражнения....................................................................................................... 66 1.4.2 Просмотр изображений.................................................................................... 67 1.4.3 Онлайн-версия.................................................................................................. 67 1.5 Понимание и использование кода.................................................................................. 67 1.5.1 Организация исходного кода........................................................................... 67 1.5.2 Соглашение по наименованиям...................................................................... 68 1.5.3 Указатель или ссылка?...................................................................................... 68 1.5.4 Абстрактность или эффективность?................................................................ 69 1.5.5 Пространство имен pstd................................................................................... 69 1.5.6 Аллокаторы....................................................................................................... 69 1.5.7 Динамическая диспетчеризация..................................................................... 70 1.5.8 Оптимизация кода............................................................................................ 71 1.5.9 Отладка и регистрация..................................................................................... 71 1.5.10 Параллелизм и безопасность потоков............................................................. 72 1.5.11 Расширение системы........................................................................................ 73 1.5.12 Программные ошибки...................................................................................... 73 1.6 Краткая история рендеринга на основе законов физики.............................................. 73 1.6.1 Исследования.................................................................................................... 74 1.6.2 Производство.................................................................................................... 76 Дополнительная литература........................................................................................................ 78 Упражнения.................................................................................................................................. 80 ГЛАВА 02 ИНТЕГРИРОВАНИЕ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО................................. 82 2.1 Метод Монте-Карло: основы........................................................................................... 83 2.1.1 Обзор предпосылок и теории вероятностей................................................... 83 2.1.2 Ожидаемые значения....................................................................................... 85 2.1.3 Оценка Монте-Карло........................................................................................ 85 2.1.4 Ошибка в статистических оценках Монте-Карло........................................... 87 2.2 Повышение эффективности............................................................................................ 89 2.2.1 Стратифицированный семплинг..................................................................... 89 2.2.2 Семплинг по значимости................................................................................. 91 2.2.3 Семплинг по множественной значимости...................................................... 93 2.2.4 Русская рулетка................................................................................................. 96 2.2.5 Расщепление..................................................................................................... 97 2.3 Семплинг методом инверсии.......................................................................................... 97 2.3.1 Дискретный случай........................................................................................... 97 2.3.2 Непрерывный случай...................................................................................... 100 2.4 Преобразование между распределениями................................................................... 101 2.4.1 Преобразование в нескольких измерениях.................................................. 102 2.4.2 Семплинг с многомерными преобразованиями.......................................... 103 Дополнительная литература...................................................................................................... 105 Упражнения................................................................................................................................ 106 ГЛАВА 03 ГЕОМЕТРИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ....................................................... 108 3.1 Системы координат........................................................................................................ 108 3.1.1 Направленность системы координат............................................................. 109 3.2 Базовые классы n-кортежей........................................................................................... 110 3.3 Векторы........................................................................................................................... 113 3.3.1 Нормализация и длина вектора..................................................................... 114 3.3.2 Скалярное и векторное произведения.......................................................... 116 3.3.3 Система координат из одного вектора.......................................................... 118 3.4 Точки................................................................................................................................ 119 3.5 Нормали.......................................................................................................................... 120 3.6 Лучи................................................................................................................................. 121 3.6.1 Дифференциалы лучей................................................................................... 123 3.7 Ограничивающие боксы................................................................................................ 124 3.8 Сферическая геометрия................................................................................................. 130 3.8.1 Телесные углы................................................................................................. 130 3.8.2 Сферические полигоны.................................................................................. 131 3.8.3 Сферические параметризации....................................................................... 133 3.8.4 Ограничивающие направления..................................................................... 140 3.9 Преобразования.............................................................................................................. 144 3.9.1 Однородные координаты............................................................................... 145 3.9.2 Оценка класса преобразования..................................................................... 146 3.9.3 Базовые операции........................................................................................... 146 3.9.4 Перемещения (трансляции)........................................................................... 148 3.9.5 Масштабирование........................................................................................... 149 3.9.6 Поворот по осям x, y и z.................................................................................. 150 3.9.7 Поворот вокруг произвольной оси................................................................ 152 3.9.8 Поворот одного вектора к другому................................................................ 153 3.9.9 Преобразование точки зрения....................................................................... 154 3.10 Применение преобразований........................................................................................ 155 3.10.1 Точки................................................................................................................ 156 3.10.2 Векторы............................................................................................................ 156 3.10.3 Нормали........................................................................................................... 156 3.10.4 Лучи.................................................................................................................. 157 3.10.5 Ограничивающие боксы................................................................................. 157 3.10.6 Композиция преобразований........................................................................ 158 3.10.7 Преобразования и направленность системы координат............................. 158 3.10.8 Векторные фреймы......................................................................................... 159 3.10.9 Анимированные преобразования................................................................. 160 3.11 Взаимодействия.............................................................................................................. 162 3.11.1 Взаимодействие с поверхностью................................................................... 164 3.11.2 Взаимодействие со средой............................................................................. 166 Дополнительная литература...................................................................................................... 167 Упражнения................................................................................................................................ 168 ГЛАВА 04 РАДИОМЕТРИЯ, СПЕКТРЫ И ЦВЕТ....................................................... 170 4.1 Радиометрия................................................................................................................... 171 4.1.1 Базовые величины.......................................................................................... 172 4.1.2 Функции падающего и исходящего излучений............................................ 175 4.1.3 Радиометрические спектральные распределения....................................... 177 4.1.4 Яркость и фотометрия.................................................................................... 177 4.2 Работа с радиометрическими интегралами................................................................. 178 4.2.1 Интегралы по проекции телесного угла........................................................ 178 4.2.2 Интегралы по сферическим координатам.................................................... 179 4.2.3 Интегралы по площади.................................................................................. 180 4.3 Отражение от поверхности............................................................................................ 181 4.3.1 BRDF и BTDF.................................................................................................... 182 4.3.2 BSSRDF............................................................................................................. 184 4.4 Излучение света.............................................................................................................. 184 4.4.1 Излучение черного тела................................................................................. 186 4.4.2 Стандартные источники света....................................................................... 188 4.5 Представление спектральных распределений............................................................. 189 4.5.1 Интерфейс спектра......................................................................................... 190 4.5.2 Общие спектральные распределения............................................................ 191 4.5.3 Встроенные спектральные данные................................................................ 194 4.5.4 Семплированные спектральные распределения.......................................... 195 4.6 Цвет.................................................................................................................................. 200 4.6.1 Цветовое пространство XYZ........................................................................... 201 4.6.2 Цвет RGB.......................................................................................................... 205 4.6.3 Цветовые пространства RGB.......................................................................... 207 4.6.4 Почему именно спектральный рендеринг?.................................................. 210 4.6.5 Выбор количества длин волн для семплинга................................................ 211 4.6.6 От RGB к спектрам.......................................................................................... 214 Дополнительная литература...................................................................................................... 224 Упражнения................................................................................................................................ 227 ГЛАВА 05 КАМЕРЫ И ПЛЕНКА..................................................................................... 229 5.1 Интерфейс камеры......................................................................................................... 230 5.1.1 Пространства координат камеры................................................................... 232 5.1.2 Класс CameraBase............................................................................................ 235 5.2 Модели проекционных камер....................................................................................... 238 5.2.1 Ортографическая камера............................................................................... 240 5.2.2 Перспективная камера................................................................................... 243 5.2.3 Модель тонкой линзы и глубина резкости.................................................... 246 5.3 Сферическая камера....................................................................................................... 252 5.4 Пленка и изображение................................................................................................... 254 5.4.1 Уравнение измерения камеры....................................................................... 254 5.4.2 Моделирование отклика световоспринимающего сенсора......................... 255 5.4.3 Фильтрация семплов изображения............................................................... 264 5.4.4 Интерфейс пленки.......................................................................................... 267 5.4.5 Общая функциональность пленки................................................................. 269 5.4.6 RGBFilm............................................................................................................ 271 5.4.7 GBBufferFilm.................................................................................................... 275 Дополнительная литература...................................................................................................... 276 Упражнения................................................................................................................................ 279 ГЛАВА 06 ФОРМЫ............................................................................................................. 282 6.1 Базовый интерфейс формы........................................................................................... 282 6.1.1 Ограничивающие объемы.............................................................................. 282 6.1.2 Пересечения лучей с границами.................................................................... 283 6.1.3 Проверки пересечения................................................................................... 286 6.1.4 Пространство координат пересечений ......................................................... 287 6.1.5 Одностороннесть............................................................................................. 288 6.1.6 Диффузные источники................................................................................... 288 6.1.7 Семплинг......................................................................................................... 288 6.2 Сферы.............................................................................................................................. 290 6.2.1 Ограничивающие боксы................................................................................. 293 6.2.2 Проверки пересечения................................................................................... 293 6.2.3 Площадь поверхности..................................................................................... 300 6.2.4 Семплинг......................................................................................................... 301 6.3 Цилиндры........................................................................................................................ 306 6.3.1 Площадь и границы........................................................................................ 307 6.3.2 Проверки пересечения................................................................................... 308 6.3.3 Семплинг......................................................................................................... 310 6.4 Диски............................................................................................................................... 311 6.4.1 Площадь и ограничение................................................................................. 312 6.4.2 Проверки пересечения................................................................................... 313 6.4.3 Семплинг......................................................................................................... 315 6.5 Сетки из треугольников................................................................................................. 315 6.5.1 Представление и хранение сетки................................................................... 317 6.5.2 Класс Triangle................................................................................................... 321 6.5.3 Пересечение луч–треугольник....................................................................... 322 *6.5.4 Семплинг......................................................................................................... 332 6.6 Билинейчатые патчи...................................................................................................... 344 6.6.1 Тестирование пересечений............................................................................ 349 6.6.2 Семплинг......................................................................................................... 355 *6.7 Кривые............................................................................................................................. 362 6.7.1 Ограничивающие кривые.............................................................................. 365 6.7.2 Проверки пересечения................................................................................... 366 *6.8 Управление ошибкой округления................................................................................. 374 6.8.1 Арифметика чисел с плавающей запятой..................................................... 375 6.8.2 Консервативные пересечения луч–ограничение......................................... 386 6.8.3 Точные квадратичные дискриминанты........................................................ 387 6.8.4 Надежные пересечения с треугольником...................................................... 389 6.8.5 Ошибка точки пересечения с границей........................................................ 390 6.8.6 Надежные инициированные источники лучей............................................ 397 6.8.7 Избежание пересечений позади источников лучей..................................... 400 6.8.8 Обсуждение..................................................................................................... 402 Дополнительная литература...................................................................................................... 403 Упражнения................................................................................................................................ 407 * Звездочкой отмечены разделы с продвинутым содержанием, которые можно пропустить при первом чтении. ГЛАВА 07 ПРИМИТИВЫ И УСКОРЕНИЕ РЕНДЕРИНГА НА ПЕРЕСЕЧЕНИЯХ............................................................................................................. 413 7.1 Интерфейс Primitive и геометрические примитивы................................................... 414 7.1.1 Геометрические примитивы.......................................................................... 414 7.1.2 Инстансирование объекта и примитивы в движении.................................. 418 7.2 Агрегаты.......................................................................................................................... 421 7.3 Иерархии ограничивающих объемов............................................................................ 422 7.3.1 Конструкция BVH............................................................................................ 423 7.3.2 Эвристика площади поверхности.................................................................. 430 7.3.3 Линейные иерархии ограничивающих объемов.......................................... 435 7.3.4 Компактный BVH для обхода......................................................................... 443 7.3.5 Тесты ограничения и пересечения................................................................ 445 Дополнительная литература...................................................................................................... 449 Упражнения................................................................................................................................ 455 ГЛАВА 08 СЕМПЛИРОВАНИЕ И РЕКОНСТРУКЦИЯ............................................. 459 8.1 Теория семплирования.................................................................................................. 459 8.1.1 Частотный интервал и преобразование Фурье............................................. 461 8.1.2 Идеальный семплинг и реконструкция......................................................... 463 8.1.3 Алиасинг.......................................................................................................... 466 8.1.4 Понятие пикселя............................................................................................. 467 8.1.5 Семплинг и алиасинг при рендеринге.......................................................... 468 8.1.6 Спектральный анализ шаблонов семплинга................................................. 470 8.2 Семплинг и интегрирование......................................................................................... 473 *8.2.1 Дисперсный анализ Фурье............................................................................. 474 8.2.2 Низкое расхождение и квази-Монте-Карло.................................................. 478 8.3 Интерфейс cемплирования............................................................................................ 481 8.4 Независимый семплер................................................................................................... 484 8.5 Стратифицированный семплер..................................................................................... 485 *8.6 Семплер Халтона............................................................................................................ 491 8.6.1 Точки Хаммерсли и Халтона.......................................................................... 491 8.6.2 Рандомизация через скремблинг.................................................................. 494 8.6.3 Реализация семплера Халтона....................................................................... 498 8.6.4 Оценка............................................................................................................. 502 *8.7 Семплеры Sobol¢.............................................................................................................. 506 8.7.1 Стратификация по элементарным интервалам........................................... 508 8.7.2 Рандомизация и скремблирование............................................................... 509 8.7.3 Генерация семплов Sobol¢............................................................................... 511 8.7.4 Глобальный семплер Sobol¢............................................................................ 512 8.7.5 Заполненный семплер Sobol¢......................................................................... 515 8.7.6 Семплер синего шума Sobol¢.......................................................................... 517 8.7.7 Оценка............................................................................................................. 523 8.8 Реконструкция изображения......................................................................................... 525 8.8.1 Интерфейс Filter.............................................................................................. 527 8.8.2 FilterSampler.................................................................................................... 529 8.8.3 Прямоугольный фильтр.................................................................................. 531 8.8.4 Треугольный фильтр....................................................................................... 533 8.8.5 Фильтр Гаусса.................................................................................................. 534 8.8.6 Фильтр Митчелла............................................................................................ 535 8.8.7 Оконный фильтр Sinc ..................................................................................... 537 Дополнительная литература...................................................................................................... 539 Упражнения................................................................................................................................ 545 ГЛАВА 09 МОДЕЛИ ОТРАЖЕНИЯ................................................................................ 547 9.1 Представление BSDF....................................................................................................... 549 9.1.1 Геометрические установки и соглашения..................................................... 549 9.1.2 Интерфейс BxDF.............................................................................................. 550 9.1.3 Полусферическое отражение.......................................................................... 553 9.1.4 Дельта-распределения в BSDF........................................................................ 554 9.1.5 BSDF................................................................................................................. 555 9.2 Рассеянное отражение.................................................................................................... 557 9.3 Зеркальное отражение и пропускание.......................................................................... 559 9.3.1 Физические обоснования............................................................................... 559 9.3.2 Коэффициент преломления........................................................................... 560 9.3.3 Закон зеркального отражения....................................................................... 562 9.3.4 Закон Снелла................................................................................................... 563 9.3.5 Уравнение Френеля......................................................................................... 567 9.3.6 Уравнение Френеля для проводников........................................................... 568 9.4 BRDF проводника............................................................................................................ 571 9.5 BSDF диэлектрика........................................................................................................... 573 9.5.1 BSDF тонкого диэлектрика............................................................................. 577 *9.5.2 Несимметричное рассеяние и преломление................................................. 579 9.6 Моделирование шероховатости с использованием теории микрограней................. 581 9.6.1 Распределение микрограней......................................................................... 583 9.6.2 Маскирующая функция.................................................................................. 585 9.6.3 Функция маскирования-шейдинга................................................................ 588 9.6.4 Семплинг распределения видимых нормалей............................................. 589 9.6.5 Модель Торренса–Спэрроу............................................................................. 592 9.7 BSDF шероховатого диэлектрика.................................................................................. 597 *9.8 Измеренные BSDF........................................................................................................... 601 9.8.1 Базовые структуры данных............................................................................ 607 9.8.2 Уравнение измеренной BRDF......................................................................... 609 *9.9 Рассеяние от волос.......................................................................................................... 611 9.9.1 Геометрия волос.............................................................................................. 611 9.9.2 Рассеяние от волос.......................................................................................... 613 9.9.3 Продольное рассеяние.................................................................................... 616 9.9.4 Поглощение в волокнах.................................................................................. 618 9.9.5 Азимутальное рассеяние................................................................................ 621 9.9.6 Оценка модели рассеяния.............................................................................. 624 9.9.7 Семплинг......................................................................................................... 626 9.9.8 Коэффициент поглощения волос................................................................... 628 Дополнительная литература...................................................................................................... 629 Упражнения................................................................................................................................ 637 ГЛАВА 10 ТЕКСТУРЫ И МАТЕРИАЛЫ....................................................................... 641 10.1 Семплинг текстур и антиалиасинг................................................................................ 642 10.1.1 Определение частоты семплинга текстуры.................................................. 643 10.1.2 Лучевые дифференциалы на переходе границы между двумя средами.... 650 *10.1.3 Лучевые дифференциалы для зеркального отражения и пропускания...... 651 10.1.4 Фильтрующие функции текстур..................................................................... 655 10.2 Генерация текстурных координат................................................................................. 657 10.2.1 UV-маппинг..................................................................................................... 658 10.2.2 Сферический маппинг.................................................................................... 659 10.2.3 Цилиндрический маппинг............................................................................. 660 10.2.4 Планарный маппинг....................................................................................... 661 10.2.5 3D-маппинг..................................................................................................... 662 10.3 Текстурный интерфейс и базовые текстуры................................................................. 663 10.3.1 Текстура Constant............................................................................................ 664 10.3.2 Текстура Scale.................................................................................................. 664 10.3.3 Текстуры Mix................................................................................................... 666 10.4 Текстуры-изображения.................................................................................................. 668 10.4.1 Управление текстурной памятью.................................................................. 669 10.4.2 Оценка текстуры изображения...................................................................... 671 10.4.3 Текстуры MIP................................................................................................... 672 10.4.4 Фильтрование изображений-текстур............................................................ 675 10.5 Интерфейс материалов и его реализации.................................................................... 681 10.5.1 Реализации Material........................................................................................ 685 10.5.2 Вычисление BSDF на поверхности................................................................. 688 10.5.3 Нормальный маппинг..................................................................................... 691 10.5.4 Рельефный маппинг........................................................................................ 693 Дополнительная литература...................................................................................................... 697 Упражнения................................................................................................................................ 701 ГЛАВА 11 ОБЪЕМНОЕ РАССЕЯНИЕ............................................................................ 704 11.1 Процессы объемного рассеяния.................................................................................... 704 11.1.1 Поглощение..................................................................................................... 706 11.1.2 Эмиссия............................................................................................................ 707 11.1.3 Рассеяние на выходе и затухание.................................................................. 708 11.1.4 Внутреннее рассеяние.................................................................................... 709 11.2 Пропускание................................................................................................................... 711 11.2.1 Нулевое рассеяние.......................................................................................... 714 11.3 Фазовые функции........................................................................................................... 716 11.3.1 Фазовая функция Хеньи−Гринштейна.......................................................... 718 11.4 Передающие среды......................................................................................................... 721 11.4.1 Интерфейс Medium......................................................................................... 723 11.4.2 Однородная среда........................................................................................... 726 11.4.3 Мажорантный итератор DDA......................................................................... 728 11.4.4 Среда с однородной сеткой............................................................................ 734 11.4.5 Среда с сеткой RGB.......................................................................................... 737 Дополнительная литература...................................................................................................... 740 Упражнения................................................................................................................................ 742 ГЛАВА 12 ИСТОЧНИКИ СВЕТА..................................................................................... 745 12.1 Интерфейс источника света........................................................................................... 746 12.1.1 Характеристики фотометрических источников света................................. 750 12.1.2 Класс LightBase................................................................................................ 750 12.2 Точечные источники света............................................................................................. 752 12.2.1 Прожекторы..................................................................................................... 754 12.2.2 Источники света, проецирующие текстуры.................................................. 756 12.2.3 Гониофотометрические источники света..................................................... 760 12.3 Отдаленные источники света........................................................................................ 763 12.4 Протяженные источники света..................................................................................... 765 12.5 Бесконечные протяженные источники света............................................................... 769 12.5.1 Бесконечные источники с однородным светом........................................... 770 12.5.2 Бесконечные источники света, проецирующие изображение.................... 772 *12.5.3 Бесконечные источники света, проецирующие изображения, ограниченные порталом................................................................................ 777 12.6 Семплинг источников света........................................................................................... 785 12.6.1 Однородный семплинг источников света..................................................... 786 12.6.2 Семплирование по мощности света.............................................................. 787 *12.6.3 Семплинг источника света с BVH.................................................................. 790 Дополнительная литература...................................................................................................... 809 Упражнения................................................................................................................................ 813 ГЛАВА 13 СВЕТОВОЙ ПЕРЕНОС I: ПОВЕРХНОСТНОЕ ОТРАЖЕНИЕ............. 816 13.1 Уравнение светового переноса...................................................................................... 816 13.1.1 Основной вывод.............................................................................................. 817 13.1.2 Аналитические решения для LTE................................................................... 818 13.1.3 Поверхностная форма LTE.............................................................................. 819 13.1.4 Интегралы по пути.......................................................................................... 820 13.1.5 Подынтегральная дельта-функция................................................................ 822 13.1.6 Разделение подынтегральной функции........................................................ 822 13.2 Трассировка пути............................................................................................................ 823 13.2.1 Обзор................................................................................................................ 824 13.2.2 Семплинг пути................................................................................................. 825 13.2.3 Конструкция восходящего пути..................................................................... 826 13.3 Простой трассировщик пути.......................................................................................... 827 13.4 Улучшенный трассировщик пути.................................................................................. 832 13.4.1 Регуляризация пути........................................................................................ 843 Дополнительная литература...................................................................................................... 845 Упражнения................................................................................................................................ 851 ГЛАВА 14 СВЕТОВОЙ ПЕРЕНОС II: ОБЪЕМНЫЙ РЕНДЕРИНГ........................ 854 14.1 Уравнение переноса....................................................................................................... 854 14.1.1 Обобщение нулевого рассеяния..................................................................... 856 14.1.2 Расчет уравнения переноса............................................................................ 857 14.1.3 Семплинг мажорантного пропускания......................................................... 858 *14.1.4 Обобщенное пространство путей.................................................................. 863 *14.1.5 Оценка объемного интеграла пути................................................................ 866 14.2 Интеграторы объемного рассеяния............................................................................... 868 14.2.1 Простой объемный интегратор...................................................................... 868 *14.2.2 Совершенствование методов семплинга...................................................... 873 *14.2.3 Улучшенный объемный интегратор.............................................................. 877 14.3 Рассеяние на слоистых материалах............................................................................... 890 14.3.1 Одномерное уравнение переноса.................................................................. 891 14.3.2 Слоистая BxDF................................................................................................. 893 14.3.3 Проводники и диффузные материалы с покрытием................................... 906 Дополнительная литература...................................................................................................... 907 Упражнения................................................................................................................................ 912 ГЛАВА *15 РЕНДЕРИНГ ВОЛНОВОГО ФРОНТА НА GPU.................................... 915 15.1 Отображение трассировки пути на GPU....................................................................... 917 15.1.1 Базовая архитектура GPU............................................................................... 917 15.1.2 Структуризация вычислений рендеринга..................................................... 923 15.1.3 Обзор системы................................................................................................ 925 15.2 Фундамент реализации.................................................................................................. 927 15.2.1 Спецификация обработки и пространства памяти...................................... 927 15.2.2 Запуск ядер на GPU......................................................................................... 928 15.2.3 Схема массивов структур................................................................................ 929 15.2.4 Очереди обработки......................................................................................... 933 15.3 Реализация трассировщика пути.................................................................................. 937 15.3.1 Запуск работы.................................................................................................. 939 15.3.2 Метод Render()................................................................................................. 939 15.3.3 Генерация лучей камеры................................................................................ 941 15.3.4 Цикл по глубине луча...................................................................................... 945 15.3.5 Генерация семплов.......................................................................................... 947 15.3.6 Тестирование пересечений............................................................................ 949 15.3.7 Передающие среды......................................................................................... 952 15.3.8 Эмиссия, порожденная лучами...................................................................... 953 15.3.9 Поверхностное рассеяние............................................................................... 956 15.3.10 Теневые лучи................................................................................................... 966 15.3.11 Обновление Film............................................................................................. 967 Дополнительная литература...................................................................................................... 968 Упражнения................................................................................................................................ 970 ГЛАВА 16 РЕТРОСПЕКТИВА И БУДУЩЕЕ................................................................ 974 16.1 История pbrt.................................................................................................................... 974 16.2 Альтернативы................................................................................................................. 976 16.2.1 Внеядерный рендеринг.................................................................................. 977 16.2.2 Прешейдинг микрополигональных сеток..................................................... 977 16.2.3 Пакетный трейсинг......................................................................................... 978 16.2.4 Интерактивный и анимационный рендеринг.............................................. 980 16.2.5 Специализированная компиляция................................................................ 980 16.3 Новейшие темы.............................................................................................................. 981 16.3.1 Обратный и дифференцируемый рендеринг................................................ 981 16.3.2 Машинное обучение и рендеринг................................................................. 986 16.4 Будущее........................................................................................................................... 989 16.5 Заключение..................................................................................................................... 990 ПРИЛОЖЕНИЕ А АЛГОРИТМЫ СЕМПЛИНГА.......................................................... 991 A.1 Метод псевдонима.......................................................................................................... 991 A.2 Резервуарный семплинг................................................................................................. 995 A.3 Метод отбраковки........................................................................................................... 998 A.4 Семплинг одномерных функций................................................................................... 999 A.4.1 Семплинг треугольной функции.................................................................. 1000 A.4.2 Семплинг экспоненциальных распределений............................................ 1000 A.4.3 Семплинг функции Гаусса............................................................................ 1001 A.4.4 Семплинг логистической функции.............................................................. 1002 A.4.5 Семплинг функции на интервале................................................................ 1003 A.4.6 Семплинг неинвертируемых CDFS.............................................................. 1004 A.4.7 Семплинг кусочно-постоянных одномерных функций............................. 1005 A.5 Семплинг многомерных функций............................................................................... 1009 A.5.1 Семплинг единичного диска........................................................................ 1009 A.5.2 Однородный семплинг полусфер и сфер..................................................... 1012 A.5.3 Косинусно-взвешенный семплинг полусферы........................................... 1013 A.5.4 Семплинг внутри конуса.............................................................................. 1015 A.5.5 Кусочно-постоянные двумерные распределения....................................... 1015 A.5.6 Оконные кусочно-постоянные двумерные распределения....................... 1018 Дополнительная литература.................................................................................................... 1025 Упражнения.............................................................................................................................. 1027 ПРИЛОЖЕНИЕ B УТИЛИТЫ........................................................................................ 1028 B.1 Запуск системы, очистка и опции............................................................................... 1028 B.2 Математическая инфраструктура............................................................................... 1029 B.2.1 Основные алгебраические функции............................................................ 1030 B.2.2 Целые степени и многочлены...................................................................... 1031 B.2.3 Тригонометрические функции.................................................................... 1032 B.2.4 Логарифмическая и степенная функции.................................................... 1032 B.2.5 Трансцендентные и специальные функции............................................... 1034 B.2.6 Интервальный поиск.................................................................................... 1035 B.2.7 Битовые операции........................................................................................ 1036 B.2.8 Хеширование и случайные перестановки................................................... 1038 *B.2.9 Безошибочные преобразования.................................................................. 1039 B.2.10 Нахождение нулей........................................................................................ 1041 B.2.11 Надежная оценка дисперсии........................................................................ 1044 B.2.12 Квадратные матрицы................................................................................... 1045 B.2.13 Безье-сплайны............................................................................................... 1047 B.2.14 Генерация псевдослучайных чисел.............................................................. 1050 B.2.15 Интервальная арифметика........................................................................... 1053 B.3 Интерактивность.......................................................................................................... 1056 B.3.1 Работа с файлами.......................................................................................... 1057 B.3.2 Кодирование символов и Unicode................................................................ 1057 B.3.3 Печать и форматирование строк................................................................. 1059 B.3.4 Сообщения о ошибках.................................................................................. 1060 B.3.5 Логирование.................................................................................................. 1060 B.3.6 Оператор контроля и отслеживание ошибок при выполнении................ 1061 B.3.7 Отображение изображений.......................................................................... 1063 B.3.8 Рапорт о процессе выполнения.................................................................... 1063 B.4 Контейнеры и управление памятью........................................................................... 1064 B.4.1 Двумерные массивы..................................................................................... 1065 B.4.2 Интернированные объекты.......................................................................... 1066 *B.4.3 Наборы типов................................................................................................ 1067 B.4.4 Тегированные указатели.............................................................................. 1068 B.4.5 Трехмерный семплинг.................................................................................. 1072 B.4.6 Эффективная временная аллокация памяти.............................................. 1073 B.5 Изображения................................................................................................................. 1075 B.5.1 Работа со значениями пикселей.................................................................. 1077 B.5.2 Операции на всем изображении.................................................................. 1079 B.5.3 Чтение и сохранение изображений............................................................. 1080 B.5.4 Изменение размера изображения............................................................... 1082 B.5.5 Пирамиды изображений.............................................................................. 1086 B.5.6 Кодировки цвета........................................................................................... 1089 B.6 Параллельная обработка.............................................................................................. 1090 B.6.1 Конкуренция потоков данных и координация........................................... 1091 B.6.2 Атомики с плавающей запятой.................................................................... 1094 B.6.3 Модели с когерентностью памяти и производительность........................ 1095 B.6.4 Пулы потоков и выполнение параллельных задач..................................... 1096 B.6.5 Функция Parallel для циклов........................................................................ 1100 B.6.6 Асинхронные задачи.................................................................................... 1103 B.6.7 Переменные локального потока.................................................................. 1106 B.7 Статистика.................................................................................................................... 1107 B.7.1 Реализация.................................................................................................... 1109 Дополнительная литература.................................................................................................... 1110 Упражнения.............................................................................................................................. 1111 ПРИЛОЖЕНИЕ C ОБРАБОТКА ОПИСАНИЯ СЦЕНЫ........................................... 1112 C.1 Токенизация и парсинг................................................................................................ 1113 C.2 Управление описанием сцены..................................................................................... 1115 C.2.1 Сущности сцены............................................................................................ 1116 C.2.2 Словари параметров..................................................................................... 1117 C.2.3 Отслеживание графического статуса........................................................... 1121 C.2.4 Создание элементов сцены.......................................................................... 1125 C.3 Создание BasicScene и финальных объектов.............................................................. 1126 C.4 Добавление новых реализаций объекта..................................................................... 1129 Дополнительная литература.................................................................................................... 1130 Упражнения.............................................................................................................................. 1130 ССЫЛКИ................................................................................................................................. 1132 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ........................................................................................... 1182
[only-soft.org].t191172.torrent
Торрент:
Зарегистрирован
[ 2024-01-24 12:40 ]
12 KB
Статус:
√проверено
Скачан:
0 раз
Размер:
142 MB
Оценка:
(Голосов: 0)
Поблагодарили:
0
Фарр М., Джейкоб В., Хамфрис Г. - Рендеринг на основе законов физики [2023, PDF, RUS] скачать торрент бесплатно и без регистрации
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете голосовать в опросах Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям Вы можете скачивать файлы