빔 추적

Beam tracing

빔 추적은 파동 전파를 시뮬레이션하는 알고리즘이다.컴퓨터 그래픽의 맥락에서 3D 장면을 렌더링하기 위해 개발되었지만, 음향이나 전자기 시뮬레이션과 같은 다른 유사한 분야에서도 사용되어 왔다.

빔추적은 두께가 없는 광선을 빔으로 대체하는 광선추적 알고리즘의 파생물이다.보들은 한이 없는 피라미드처럼 생겼으며, (아마도 복잡할 것 같은) 다각형 단면이 있다.빔 트레이싱은 폴 헥버트와 팻 한라한이 처음 제안했다.[1]

빔 추적에서 피라미드형 빔은 처음에 전체 시야의 좌절을 통해 주조된다.이 초기 뷰 빔은 일반적으로 가장 가까운 곳에서 가장 먼 곳까지 환경의 각 폴리곤과 교차한다.빔과 교차하는 각 폴리곤이 보여야 하며, 빔의 모양에서 제거되어 렌더 대기열에 추가된다.빔이 반사형 또는 굴절형 다각형과 교차할 때, 새로운 빔이 레이트레이싱과 유사한 방식으로 생성된다.

빔 추적의 변형은 이미지 평면의 각 픽셀을 통해 피라미드형 빔을 주조한다.그런 다음 씬(scene) 지오메트리와 교차점에 따라 하위 빔으로 분할한다.반사광과 투과(회절) 광선도 빔으로 대체된다.이러한 종류의 구현은 거의 사용되지 않는데, 관련된 기하학적 과정이 픽셀을 통해 단순히 더 많은 광선을 투사하는 것보다 훨씬 더 복잡하고 따라서 비용이 많이 들기 때문이다.원뿔추적은 복잡한 피라미드 대신 원뿔을 이용한 비슷한 기법이다.

빔 추적은 기존의 광선 추적 접근방식을 괴롭힐 수 있는 샘플링 및 앨리어싱과 관련된 특정 문제를 해결한다.[2]빔 추적은 각 빔[3] 내에서 가능한 모든 광선의 경로를 효과적으로 계산하기 때문에(접속 광선의 밀집 다발로 볼 수 있음) 과표본(누락 광선)이나 과표본(계산 자원의 과표본) 경향이 없다.빔과 관련된 계산적 복잡성은 빔을 많은 시각화 애플리케이션에서 인기가 없게 만들었다.최근 몇 년간 몬테카를로 알고리즘은 분산된 광선추적(그리고 메트로폴리스 광수송?)과 같은 알고리즘이다.렌더링 계산으로 더욱 인기를 끌게 되었다.

빔 추적의 '뒤로' 변종은 광원에서 환경으로 빔을 주조한다.광자 매핑과 마찬가지로, 가성비와 같은 조명 효과를 효율적으로 모델링하기 위해 후방 빔 추적을 사용할 수 있다.[4]최근에는 광택을 처리하여 광택이 나는 금속 표면과 같은 물질 상호작용(광택 후진 빔 추적)을 처리하도록 후방 빔 추적 기법도 확장되었다.[5]

빔 추적이 음향 모델링[6] 및 전자기 전파 모델링 분야에 성공적으로 적용되었다.[7]이 두 가지 애플리케이션에서 빔은 소스에서 수신기로(또는 그 반대로) 깊은 반사를 추적하는 효율적인 방법으로 사용된다.빔은 가시성을 나타낼 수 있는 편리하고 컴팩트한 방법을 제공할 수 있다.일단 빔 트리가 계산되면, 움직이는 송신기나 수신기를 쉽게 설명하기 위해 빔 트리를 사용할 수 있다.

빔 추적은 원추적과 개념적으로 관련이 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ P. S. 헥버트와 P.한라한, "Beam tracking polygonal objects", 컴퓨터 그래픽 18(3), 119-127(1984)
  2. ^ A. Lehnert, "레이 트레이싱 알고리즘의 시스템 오류", Applyed Outhorics 38, 207-221 (1993)
  3. ^ Steven Fortune, "Topological Beam Tracking" 1999년 컴퓨터 기하학 심포지엄: 59-68
  4. ^ M. Watt, "제17차 컴퓨터 그래픽 및 인터랙티브 기법에 관한 연례 회의의 진행", "SIGGRAPH'90","377-385(1990)에서 "후방 빔 추적을 이용한 경수 상호작용".
  5. ^ B. 듀벤헤지, K. Bouatouch, D.G. Kourie는 2010년 "제7회 아프리카 컴퓨터 그래픽스, 가상현실, 시각화 및 상호작용에 관한 국제회의의 진행"에서 "인터랙티브 글로벌 조명을 위한 글로시 광량 사용 설명"을 했다.
  6. ^ T. 펑크후저, I. 칼봄, G. 엘코, G. 핑갈리, M. 손디, J.West, 컴퓨터 그래픽 및 인터렉티브 기법에 관한 제25차 연례 회의(SIGGRAPH'98), 21-32(1998)의 "양방향 가상 환경의 음향 모델링에 대한 빔 추적 접근법".
  7. ^ 스티븐 포춘, WACG 1996: 157-166의 "실내 무선 전파 예측을 위한 빔 추적 알고리즘"