मोंटे कार्लो किरण अनुरेखण वितरित किरण अनुरेखण से बेहतर प्रदर्शन क्यों करता है?

Question

मैंने सुना है कि एक मोंटे कार्लो रे ट्रेसर (पथ अनुरेखण एल्गोरिदम पर आधारित) की गुणवत्ता वितरित (स्टोचस्टिक) इंजन की तुलना में बहुत अधिक यथार्थवादी है। मैं यह समझने की कोशिश करता हूं कि क्यों, लेकिन मैं अभी शुरुआत में हूं।

इस विषय में गोता लगाने और मूल बातें समझने के लिए, क्या कोई मुझे सही दिशा में ले जा सकता है? एल्गोरिथ्म का क्या हिस्सा अधिक यथार्थवादी रेंडरिंग परिणाम में ले जाता है?

Comments

मैं "एक ठोस पुस्तक की सिफारिश" से अधिक चाहता हूं क्योंकि इस प्रश्न को किसी ऐसे व्यक्ति द्वारा सीधा जवाब दिया जाना चाहिए जो इस बारे में जानता है। हमें इसे ऑफ-साइट इंगित करने के बजाय साइट पर जानकारी डालने का प्रयास करना चाहिए।

— रोबोकेनक्लिन

@robobenklein प्रश्न संपादित किया गया, सोचा कि बेहतर सावधान रहें;)

— p2or

@ChristianRau हटाना "धन्यवाद" पर एक मेटा में चर्चा की जानी चाहिए, यह हर स्टैक एक्सचेंज साइट पर अलग है ...

— P2or

@ गरीब नहीं, यह वास्तव में नहीं है। यह कुछ ऐसा है जो कहीं नहीं बदलता है। और जब तक हमारे पास विशेष नियम नहीं हैं, हम वैसे भी सामान्य एसई को नियोजित करते हैं। लेकिन फिर भी, यहां मतदान की अनुमति के लिए मैं शायद ही किसी की कल्पना कर सकता हूं। मैंने इसे किसी अन्य एसई साइट पर अच्छा अभ्यास नहीं देखा है।

— क्रिस का कहना है कि मोनिका

Answer 1

शब्द "वितरित रे अनुरेखण" मूल रूप से रॉबर्ट कुक द्वारा इस 1984 के पेपर में गढ़ा गया था। उनका अवलोकन यह था कि किरण-अनुरेखक में एंटी-एलियासिंग करने के लिए, रेंडरर को स्थानिक उत्थान करने की आवश्यकता होती है - अर्थात, छवि में पिक्सेल की संख्या से अधिक नमूने लेने (यानी अधिक किरणों को शूट करने) और उनके परिणामों को संयोजित करने के लिए । ऐसा करने का एक तरीका एक पिक्सेल के भीतर कई किरणों को शूट करना और उनके रंग मूल्यों को औसत करना है, उदाहरण के लिए। हालांकि, अगर रेंडरर पहले से ही प्रति पिक्सेल कई किरणों को ट्रेस कर रहा है, तो एंटी-अलियास इमेज प्राप्त करने के लिए, तो इन किरणों को अतिरिक्त आयामों के बीच "वितरित" भी किया जा सकता है, केवल पिक्सेल स्थिति से लेकर नमूना प्रभाव तक जो किसी एक किरण द्वारा कैप्चर नहीं किया जा सकता है। । महत्वपूर्ण बिट यह है कि यह स्थानिक उत्थान के शीर्ष पर किसी भी अतिरिक्त लागत के बिना आता है, क्योंकि आप पहले से ही उन अतिरिक्त किरणों को वैसे भी ट्रेस कर रहे हैं। उदाहरण के लिए,

मोंटे कार्लो रे ट्रेसिंग एक ऐसा शब्द है जो थोड़ा अस्पष्ट है। ज्यादातर मामलों में, यह प्रतिपादन तकनीकों को संदर्भित करता है जो प्रतिपादन समीकरण को हल करता हैमोंटे कार्लो एकीकरण का उपयोग करते हुए 1986 में जिम काजिया द्वारा पेश किया गया। व्यावहारिक रूप से सभी आधुनिक रेंडरिंग तकनीकें जो रेंडरिंग समीकरण को हल करती हैं, जैसे कि पथ अनुरेखण, द्विदिशीय पथ अनुरेखण, प्रगतिशील फोटॉन मैपिंग और वीसीएम, को मोंटे कार्लो रे अनुरेखण तकनीकों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। मोंटे कार्लो एकीकरण का विचार यह है कि हम किसी भी फ़ंक्शन के एकीकरण डोमेन में यादृच्छिक रूप से अंक चुनकर और इन बिंदुओं पर फ़ंक्शन के औसत से गणना कर सकते हैं। एक उच्च स्तर पर, मोंटे कार्लो रे ट्रेसिंग में हम पिक्सेल मूल्य की गणना करने के लिए एक पिक्सेल के भीतर कैमरे पर आने वाले प्रकाश की मात्रा को एकीकृत करने के लिए इस तकनीक का उपयोग कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक पथ अनुरेखक पहले किरण को शूट करने के लिए पिक्सेल के भीतर एक बिंदु को बेतरतीब ढंग से उठाकर ऐसा करता है, और फिर सतह पर इसे जारी रखने के लिए बेतरतीब ढंग से एक दिशा चुनना जारी रखता है। इत्यादि। अगर हम मोशन ब्लर करना चाहते हैं, तो हम बेतरतीब ढंग से टाइम एक्सिस पर पोजिशन भी ले सकते हैं, या रैंडमली अपर्चर पर एक पॉइंट चुन सकते हैं, अगर फील्ड की डेप्थ करना चाहते हैं, या ...

अगर यह किरण अनुरेखण वितरित करने के लिए बहुत समान लगता है, ऐसा इसलिए है क्योंकि यह है! हम मोंटे कार्लो एल्गोरिथ्म के एक बहुत ही अनौपचारिक विवरण के रूप में वितरित किरण अनुरेखण के बारे में सोच सकते हैं जो नरम छाया जैसे कुछ प्रभावों का नमूना लेते हैं। कुक के कागज में गणितीय ढांचे की कमी है, क्योंकि इसके बारे में सही तरीके से पता नहीं है, लेकिन आप निश्चित रूप से एक साधारण मोंटे कार्लो रेंडरर का उपयोग करके वितरित किरण अनुरेखण को लागू कर सकते हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि वितरित किरण अनुरेखण में वैश्विक रोशनी के प्रभावों का कोई वर्णन नहीं है, जो स्वाभाविक रूप से प्रतिपादन समीकरण में तैयार किए गए हैं (यह उल्लेख किया जाना चाहिए कि कजिया का पेपर कुक के पेपर के दो साल बाद प्रकाशित हुआ था)।

आप मोंटे कार्लो रे ट्रेसिंग को वितरित रे ट्रेसिंग का अधिक सामान्य संस्करण मान सकते हैं। मोंटे कार्लो रे ट्रेसिंग में एक सामान्य गणितीय ढांचा होता है जो आपको वितरित रे ट्रेसिंग पेपर में उल्लिखित सहित व्यावहारिक रूप से किसी भी प्रभाव को संभालने की अनुमति देता है।

इन दिनों, "वितरित किरण अनुरेखण" वास्तव में एक शब्द नहीं है जिसका उपयोग मूल एल्गोरिथ्म को संदर्भित करने के लिए किया जाता है। अधिक बार आप इसे "वितरण प्रभाव" के साथ संयोजन के रूप में सुनेंगे, जो कि केवल प्रभाव जैसे गति धुंधला, क्षेत्र की गहराई या नरम छाया है जो एकल-नमूना किरण के साथ संभाला नहीं जा सकता है।

Answer 2

में वितरित रे ट्रेसिंग , आप दिशाओं में प्रसंभात्य नमूना कई किरणों जो या हो सकता है नहीं BRDF द्वारा पसंद किया जा। जबकि, मोंटे कार्लो रे ट्रेसिंग या बस पथ अनुरेखण में, आप BRDF द्वारा पसंदीदा दिशा में केवल एक किरण का नमूना लेते हैं । तो, दो स्पष्ट लाभ हैं पथ अनुरेखण होगा:

• कम्प्यूटेशनल रूप से कम खर्चीला। जिसका अर्थ है कि समान कंप्यूटिंग शक्ति के साथ आपको अधिक किरणों की गणना करने की स्वतंत्रता है, जहां वितरित किरण अनुरेखण की तुलना में जहां कई किरणें हैं।
• कम शोर। बीआरडीएफ द्वारा पसंद नहीं की जा सकने वाली दिशाओं में किरणों का पता लगाने वाली किरणों को वितरित करना, इसलिए अवांछित कलाकृतियों को प्रस्तुत करना।

और इसलिए, पथ अनुरेखण आपको बेहतर परिणाम देगा।

Comments

"जबकि, मोंटे कार्लो रे ट्रेसिंग या बस पथ अनुरेखण में, आप BRRF द्वारा पसंद की गई दिशा में केवल एक किरण का नमूना लेते हैं।" प्रति से, आप नहीं जानते कि किरण का चयन कैसे किया जाता है। Naive approach यादृच्छिक किरणों का उपयोग करता है। बीआरडीएफ को ध्यान में रखना महत्वपूर्ण नमूना है और मोंटे कार्लो रे अनुरेखण या पथ अनुरेखण के लिए अंतर्निहित नहीं है।

— डेविड कुरी

मेरा मानना ​​है कि यह उत्तर पूरी तरह से गलत है। आप आउटगोइंग किरणों को गुणा करने के लिए स्वतंत्र हैं और संयोजन करते समय उनके परिणाम का वजन करते हैं। आप रूसी रूलेट तकनीक की तुलना में एक ही सच्चाई प्राप्त करते हैं, लेकिन यह आमतौर पर स्वीकार किया जाता है कि पूर्व विधि अधिक महंगी है।

— v.oddou