Computergrafik
Bi-Directional Path Tracing BDPT
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Bi-Directional Path Tracing (BDPT) ist eine erweiterte Technik des Path Tracing. Während klassisches (uni-direktionales) Path Tracing Lichtstrahlen nur von der Kamera aus verfolgt, verfolgt BDPT Strahlen sowohl von der Lichtquelle als auch von der Kamera aus, um eine effizientere Berechnung der Beleuchtungseffekte zu ermöglichen.
Motivation für BDPT:
Die Lichtpfade von der Kamera (gestrichelt) werden aufgrund von Verdeckung, Reflektion und Transmission nur selten die beleuchtete Oberfläche treffen - hier kann BDPT helfen!
Funktionsweise von BDPT:
Der Hauptunterschied zwischen BDPT und einfachem Path Tracing besteht darin, dass Lichtstrahlen in beide Richtungen verfolgt werden:
- Kamerapfade: Diese Pfade beginnen an der Kamera und verfolgen die Lichtwege in der Szene, bis sie eine Lichtquelle oder eine Lichtreflexion erreichen.
- Lichtpfade: Gleichzeitig werden Lichtstrahlen von den Lichtquellen ausgesendet und in die Szene hinein verfolgt.
- Verknüpfung der Pfade: BDPT kombiniert die Informationen dieser Pfade, indem es untersucht, wo sich die Licht- und Kamerapfade in der Szene treffen. Dadurch können komplexe Lichtphänomene, wie Spiegelungen oder weiche Schatten, effizienter simuliert werden.
Vorteile von BDPT:
- Bessere Handhabung von indirekter Beleuchtung: Durch das Verfolgen von Lichtstrahlen direkt von der Quelle aus ist BDPT besser in der Lage, indirekte Beleuchtung und Lichtstreuung zu simulieren.
- Schnellere Konvergenz: In komplexen Szenen mit vielen Reflexionen und Streuungen konvergiert BDPT schneller zu einem realistischen Bild, da es die relevanten Lichtpfade besser erfasst.
Herausforderungen bei BDPT:
- Rechenaufwand: Der doppelte Ansatz erhöht die Anzahl der zu verfolgenden Strahlenpfade, was die Rechenkomplexität und die benötigte Rechenleistung erhöht.
- Rauschen: Wie bei Path Tracing kann auch bei BDPT Rauschen auftreten, wenn nicht genug Samples verwendet werden. Verschiedene Sampling-Techniken, wie Importance Sampling, werden verwendet, um das Rauschen zu reduzieren.