Optical Depth and Transmittance

Optical Depth and Transmittance

光学深度(Optical Depth)表示光沿路径穿过介质时累计遇到多少吸收或散射材料。透射率(Transmittance)表示光沿这段路径传播后剩余的比例。

在大气散射中的意义

大气散射 中,天空颜色取决于两个问题:

  • 有多少太阳光能穿过大气抵达某个采样点
  • 有多少散射光能从采样点继续穿过大气抵达相机

光学深度回答路径上介质有多厚,透射率回答光损失了多少。

计算方式

On Rendering the Sky, Sunsets, and Planets - The Blog of Maxime Heckel 沿 raymarching 路径累积 Rayleigh、Mie 和 Ozone 三类光学深度,再合成为 tau。透射率使用指数衰减形式:

vec3 transmittance = exp(-tau);

其中 T=1.0 表示光完整保留,T=0.0 表示光完全衰减。

视线路径与太阳路径

朴素天空 shader 先沿相机视线累积光学深度。为了得到日出和日落,还需要从每个采样点沿太阳方向做 lightmarching,估算太阳光抵达采样点之前的透射率。

LUT-based Atmospheric Scattering 把太阳路径上的透射率预计算成 Transmittance LUT,减少重复的内层循环。

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