🎡ラディアンスクロージャの計算

ラディアンスクロージャ(Radiance Closure)は、レンダリングにおける光学現象をモデル化するための概念で、特に物理ベースのレンダリングやシェーディングモデルに関連するものです。

具体的には、ラディアンスクロージャは、ある面のある点から放射される光の量(ラディアンス)と、その面の材料特性や外部からの照射に関連する情報を結びつける関数です。

物理ベースのレンダリングの文脈では、表面の反射や透過、吸収といった光の挙動を再現するために、BRDF(双方向反射分布関数)、BTDF(双方向透過分布関数)などの関数がラディアンスクロージャとして利用されることがあります。

例えば、光が物体の表面に当たったとき、それがどのように反射されるか、またはどの程度の光が透過するかなど、物体の材料や表面の状態(ざらざらしている、滑らか、光沢があるなど)に基づいて計算されます。この計算の基盤となるのがラディアンスクロージャです。

OSL(Open Shading Language)などのシェーディング言語では、ラディアンスクロージャを使用して、リアルタイムでないレンダリングにおける物理的に正確なシェーディングを実現します。

BRDF(双方向反射分布関数)とBTDF(双方向透過分布関数)は、物理ベースのレンダリングにおける光の挙動を記述するための関数です。これらの関数は、特定の物質や表面の光学的特性を表現するために使用されます。以下、それぞれの関数についての説明をします。

  1. BRDF(双方向反射分布関数):

    • BRDFは、ある面上の点に入射する光がその面からどのように反射するかを記述する関数です。

    • 具体的には、入射光の方向と反射光の方向を引数に取り、反射の強度や特性を出力として返します。

    • BRDFは主に物体の表面の反射特性をモデル化するために使用されます。例えば、木の表面、金属、塗料などの異なる材料や仕上げには異なるBRDFがあります。

  2. BTDF(双方向透過分布関数):

    • BTDFは、ある面上の点に入射する光がその面を透過する際の光の分布を記述する関数です。

    • BRDFと同様に、入射光の方向と透過光の方向を引数に取りますが、出力は透過の特性を示します。

    • BTDFは、半透明な物体やガラス、水など、光を透過させる材料の特性をモデル化するために使用されます。

簡単に言えば、BRDFは「反射」に関する特性を、BTDFは「透過」に関する特性をそれぞれ表現する関数です。

放射伝達(放射輸送とも呼ばれる)とは、電磁放射の形でエネルギーが伝達される物理現象である。媒質を通過する放射線の伝搬は、吸収、放出、散乱過程の影響を受ける。放射伝達方程式はこれらの相互作用を数学的に記述する。放射伝達方程式は、光学、天体物理学、大気科学、リモートセンシングなど、さまざまな分野で応用されている。放射伝達方程式(RTE)の解析解は単純なケースでは存在するが、複雑な多重散乱効果を伴うより現実的な媒質では数値的な手法が必要となる。

https://en.wikipedia.org/wiki/Radiative_transfer

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