ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Классическая трассировка лучей методом Монте-Карло – это мощный метод, позволяющий моделировать практически все эффекты в лучевой оптике, но он может быть недопустимо медленным для многих случаев, таких как, например, вычисление изображений, видимых объективом или камерой с точечным отверстием. Поэтому часто используются его различные модификации, в частности, двунаправленная стохастическая трассировка лучей с фотонными картами. Недостатком всех стохастических методов является нежелательный шум. Уровень шума, то есть дисперсия яркости пикселей, рассчитанной за одну итерацию метода, зависит от различных параметров, таких как количество лучей от источника света и от камеры, способ слияния их траекторий, радиус интегрирующей сферы и т.д. Выбор оптимальных параметров позволит получить минимальный уровень шума при данном времени расчета. Данной проблеме и посвящена эта статья. Показано, что дисперсия яркости пикселя представляет собой сумму трех функций, масштабируемых обратным числом лучей из источника и из камеры, причем сами эти функции не зависят от количества лучей. Поэтому, зная их, можно предсказать шум для любого количества лучей и, таким образом, найти оптимальный вариант. Вычисление этих функций на основе полученных в трассировке лучей данных является нетривиальной задачей. В статье приведен практический метод их расчета и продемонстрировано, что по результатам всего одного пробного расчета можно предсказать дисперсию для произвольного числа лучей. Таким образом, становится возможным минимизация шума благодаря выбору оптимального числа лучей.