გზების ორმხრივი მიდევნება

Bidirectional Path Tracing

სურათზე ნაჩვენებია ორმხრივი(მარცხენა) და ცალმხრივი(მარჯვენა) გზების მიდევნების მეთოდის მუშაობის შედეგი

        იმისათვის, რომ სხვადასხვა ხასიათის სინათლის გადამტანი გზები ჩავწეროთ უფრო აღქმადი სახით იყენებენ რეგულარულ გამოსახულებებს. მაგალითად დიფუზიურ, სპეკულარულ, მანათობელ ზედაპირებს თუ აღვნიშნავთ შესაბამისად D, S, L სიმბოლოებით, ხოლო E-თი კამერას მაშინ შევძლებთ ნებისმიერი გზის აღწერას რეგულარული გამოსახულების სახით. მაგალითდ გზა განათებისა რომელიც იწყება მანათობელი ზედაპირიდან, ეცემა ერთ ან რამოდენიმე დიფუზიურ ზედაპირს, შემდეგ სპეკულარულს და შემდეგ ხვდება კამერაში ჩაიწერება ასე: LDD*SE.
        ცალმხრივი გზების მიდევნების მეთოდი გზის მიდევნებას იწყებს კამერიდან და ამთავრებს მანათობელ ზედაპირზე, ასე რომ ამ მეთოდით მიღებული გზები დაიწყება E-თი და დასრულდება L-ით. უბრალო, ცალმხრივი გზების მიდევნების მთავარ პრობლემას წარმოადგენს პატარა ზომის განათებაზე შემთხვევითად მოხვედრის მცირე ალბათობა, თუმცა ამ პრობლემის მოგვარებას ვახერხებთ განათებების დამატებით შერჩევის გზით. ეს მეთოდი ზედაპირის წერტილისთვის ახდენს მიმართულებების შერჩევას მანათობელი ზედაპირისკენ იმ იმედით, რომ ასეთი შერჩევის გზით იპოვის ამ წერტილში მოსული განათების დიდ წილს. თუმცა ეს მოლოდინი ყოველთვის არ მართლდება. ზემოთ მოცემულ სურათზე ნაჩვენებია შემთხვევა, როდესაც ოთასში არსებული განათების დიდი ნაწილი არის ირიბი, რაც იმას ნიშნავს რომ განათების პირდაპირ შერჩევის მეთოდი ვერ ეხმარება რენდერერს და ხმაურის ამოწურვის პროცესი დიდ ხანს გრძელდება. სურათის ცენტრში ჩანს შუშის კვერცხი, რომელიც დევს დიფუზიურ მაგიდაზე, მისკენ მიმართულია მკვეთრი განათება, რაც მაგიდის ზედაპირზე იწვევს მწველ სხივებს. სწორედ აქ გვხვდება გზები EDSSD*L, რომელიც განსაკუთრებულ პრობლემას წარმოადგენს ცალმხრივი გზების მიდებნების მეთოდისთვის. ნებისმიერი გზა, რომელიც ბოლოვდება DS*D*L გამოსახულებით არის პრობლემატური მეთოდისთვის რადგან პირველი D ზედაპირიდან მეორე D ან E ზედაპირის ხილვადობა ვერ მოწმდება შუაში არსებული სპეკულარული ზედაპირის გამო, ამიტომ საჭირო გახდა გზების ორმხრივი მიდევნება.

სურათზე ნაჩვენებია თვალისა და განათების გზები და მათ კვანძებს შორის კავშირები რომელთა შემოწმებაც ხდება რათა მოხდეს გადაბმა

        გზების ორმხრივი მიდევნების მეთოდი ახდენს სინათლის გადამტანი გზების გენერაციას დაწყებულს როგორც თვალიდან, ასევე განათებიდან. გზებს რომელიც იწყება თვალიდან ეძახიან თვალის გზას(Eye Path), ხოლო რომელიც იწყება განათებიდან განათების გზას(Light Path). მეთოდი ცდილობს მეღებული  თვალის გზის გადაბმას განათების გზასთან, რისთვისაც პირველ რიგში ამოწმებს განათებისა და თვალის გზის კვანძებს შორის ხილვადობას. შესაბამისად გადაბმული გზები აუცილებლად იწყებიან თვალში და მთავრდებიან განათებაზე. ასეთ შემთხვევაში როგორც ვთქვით განათების შერჩევა მხოლოდ მანათობელი ზედაპირების მიმართ არ ხდება, არამედ მოწმდება განათებიდან წამოსული გზის კვანძები(რომელიც თავის მხრივ განათებას წარმოადგენს), რაც ეხმარება მეთოდს გაუმკლავდეს ისეთ პრობლემებს რომელსაც ცალმხრივი მიდევნებით ვერ ვჭრით ეფექტურად. შესაბამისად DS*D*L გზის სპეკულარულ ზღურბლზე განათება გადმოაქვს განათების გზას და ხილვადობის შემოწმებაც თვალის გზიდან უპრობლემოდ ხდება. მოვიყვანოთ მაგალითი: ვთქვათ გვაქვს ოთახი, რომელშიც ერთადერთ განათებას წარმოადგენს ნათურა, რომელიც თავისმხრივ შედგება შუშაში მოქცეული მანათობელი სპირალისგან. ასეთ შემთხვევაში ოთახში განათების დათვლის დროს სპირალის მიმართულებით თუ გავაკეთებთ შერჩევას ხილვადობის ტესტი ყოველთვის წარუმატებელი იქნება, რადგან სპირალს წინ ეფარება შუშა. ორმხრივი მიდევნების დროს განათებიდან წამოსული გზები გაცდებაინ შუშას და გამოვლენ გარეთ, ამის შემდეგ თვალის გზებიდან ჩვენ ხილვადობას ძირითადად შევამოწმებთ სწორეთ სპეკულარულ ზედაპირს გარეთ არსებულ კვანძებთან, რაც მოხსნის ჩვენს პრობლემას.

        არსებობს გზები, რომლებიც გზების ორმხრივი მიდევნების მეთოდისთვის კვლავ პრობლემად რჩება. მაგალითად SDS გზების დათვლა ამ მეთოდით ვერ ხერხდება, რადგან ხილვადობის ამოცანას დიფუზიური(D) ზედაპირიდან ეფექტურად ვერცერთი მიმართულებით ვერ ვხსნით. :)