შერეული და ფენოვანი მატერიალები

Layered BxDFs vs Fresnel based mixing 

დრაკონის მოდელი ოქროს საბაზისო მატერიალით და 0.05, 0.5, 2 და 4 მმ სისქის მტვრის ფენით. დარენდერებულია mitsuba-ში. 

        იმისათვის, რომ შევძლოთ ზედაპირის მატერიალის რეალისტური აღწერა საჭიროა შევქმნათ ფიზიკური მოდელი რომელიც მეტნაკლებად ზუსტად აღწერს რეალურ ზედაპირს. უმეტეს შემთხვევაში ზედაპირის მხოლოდ ერთი რომელიმე BxDF-ით (BRDF-ით ან BTDF-ით) აღწერა სასურველ შედებს ვერ გვაძლევს, ასეთ შემთხვევაში ჩვენ მათ კომბინირებას ვახდენთ. მაგალითად წარმოვიდგინოთ ზედაპირი რომელიც არც მთლად დიფუზიურია და არც მთლად კარგად ემთხვევა ჩვენს რომელიმე სპეკულარულ BRDF-ს ასეთ შემთხვევაში შეგვიძლია ვთქვათ რომ ის ნაწილობრივ დიფუზიურია ნაწილობრივ სპეკულარული, ასეთი სახით მიღებულ BxDF-ს ჩვენ ვუწოდებთ შერეულს.
        შერეული BxDF-ით ზედაპირის აღწერა დიდი ხნის მანძილზე ფართოდ გამოიყენებოდა და როგორც ჩანს საკმარისიც იყო თუმცა შემდგომ საჭირო გახდა ისეთი ზედაპირების აღწერა რომელიც რამოდენიმე სხვადასხვა ტიპის მატერიალის ფენითაა დაფარული. მაგალითად მეტალი რომელიც დაფარულია ზემოდან საღებავით და რომელიც ასევე დაფარულია ჭუჭყით სადაც თითოეული ფენა შესაძლოა ფარავდეს მის ქვემოთ არსებულ მატერიალს ნაწილობრივ და არათანაბრად. ერთი შეხედვით ამოცანა მარტივია თუმცა მისი კლასიკური გზით გადაწყვეტა კარგად ნაცნობ პრობლემებთან მიგვიყვანს. მაგალითად გვსურს დავარენდეროთ ხის იატაკი რომელიც ლაქითაა დაფარული და გადავწყვიტეთ მისი მედელირება დიდი სიზუსტით:

1. შევქმნათ ზედაპირი იატაკიტთვის, დავადოთ მეტნაკლებად დიფუზიური მატერიალი და ხის ტექსტურა.
2. შევქმნათ ზედაპირი ლაქისათვის ძალიან ახლოს იატაკის ზედაპირთან და დავადოთ შესაბამისი დიელექტრიკის სპეკულარული მატერიალი.

        მზადაა! თუკი ამ სცენის რენდერს შევეცდებით აღმოვაჩენთ რომ მთელი რენდერი ძალიან ხმაურიანია, მეტიც თუკი სცენაში არსებული განათება პატარაა მაშინ პრაქტიკულად შეუძლებელი იქნება მისი რენდერი. რატომ? იმიტომ რომ სცენაში არსებული განათების გზების უმეტესი ნაწილი კაუსტიკურია, უფრო მეტის SDS გზებია, (იხ. ქვემოთ მოცემული a სურათი) რაც ფიზიკაზე დაფუძნებული რენდერის ერთერთი ყველაზე სუსტი წერტილია. თუმცა გარდა სინათლის რთული გზებისა თუკი ასეთ გეომეტრიას როგორც რეალურ ზედაპირებს დავამოდელებთ ასევე სიზუსტესთან დაკავშირებულ პრობლემებსაც წავაწყდებით და შესაძლოა არასასურველი ხარვეზები წარმოვქმნათ. ასევე მომხმარებლებისთვის ბევრად იოლია მსგავსი ამოცანები მატერიალის დონეზე გადაწყვიტოს.

ფენოვანი მატერიალის სხვადასხვა მათემატიკური მოდელები.
a) რეალური მოდელი.
b) გამარტივებული ფენოვანი მოდელი.

c) საბოლოო მოდელი.

          ზემოთ მოცემულ a სურათზე ნაჩვენებია  ფენოვანი მატერიალის რეალური მოდელი. პირველი მცდელობა მოდელის გამარტივებისა უშვებს, რომ დაცემის და არეკვლის წერტილები არის ერთი ყველა დონეზე, რაც საშუალებას იძლევა რომ მისი აღწერა მოხდეს მატერიალისში. ასეთი აღწერა საკმაოდ კარგ შედეგს იძლევა, შესაძლებელია ფენებს შორის არსებული სრული შიდა არეკვლის მიახლოვებაც, თუმცა ის ფაქტი, რომ BxDF-ები დამოკიდებული არიან მის ზედა ფენაზე არსებულ BxDF-ებზე(რადგან V' = Vt და L' = Lt) რაც ძლიერ ართულებს მის ეფექტურ იმპლემენტაციას.

ფენოვანი მატერიალი(სავარაუდოდ ფრენელზე დაფუძნებული შერევით) corona-ში.

 თუკი დამოკიდებულებას სხვადასხვა ფენაზე არსებულ BxDF-ებს შორის მოვხსნით, ანუ უგულებელვყოფთ სხივების გარდატეხას ზედა ფენაზე მივიღებთ, რომ V = V' და L = L', რაც ნიშნავს რომ სხვადასხვა დონეზე არსებული BxDF-ები დამოუკიდებლები არიან და მათი გამოთვლა პარალელურადაც კია შესაძლებელი, თუმცა საბოლოო შედეგის მისაღებად BxDF-ის შედეგები უნდა შევურიოთ ერთმანეთს ფრენელის გათვალისწინებით. ამ მოდელს უწოდებენ ფრენელზე დაფუძნებულ შერევას. ის სრულად უგულებელყოფს ფენებს შორის არეკვლებს თუმცა მისი სიმარტივის გამო ის ფართოდ გამოიყენება როგორ ოფლაინ საწარმოო რენდერერებში (იხ. ზემოთ მოცემული სურათი) ასევე რეალურ დროში მომუშავე აპლიკაციებში, თამაშებში.