Rayleigh Scattering

Rayleigh Scattering

瑞利散射(Rayleigh Scattering)描述光与远小于光波长的粒子相互作用时发生的散射。在天空渲染语境中,它主要对应空气分子对太阳光的散射。

对天空颜色的影响

短波长光比长波长光更容易发生瑞利散射,因此蓝光更容易被重新定向到观察者方向。白天天空呈蓝色,地平线附近因路径更长而出现更浅的雾霭,都可以从这个机制得到直觉解释。

在 shader 中的建模

On Rendering the Sky, Sunsets, and Planets - The Blog of Maxime Heckel 使用两个函数组织瑞利散射:

  • Rayleigh density function:随高度指数衰减,用来表示空气密度随海拔升高而变薄
  • Rayleigh phase function:根据太阳方向和视线方向的夹角,描述散射光如何分配到观察方向

Rayleigh 光学深度会进入 透射率 计算,也会作为散射贡献累积到最终颜色。

相关概念