基于深度剥离的半透明物体实时透射渲染

陈瑞

（四川大学计算机学院，成都610065）

0 引言

光线与半透明物体交互可以分成三个部分，其一是被表面直接反射或者进入内部以后再反射出表面，其二是进入了内部以后被吸收，其三是进入内部以后从另一侧射出。其中第三个部分也就是我们常说的透射现象。生活中常常会发生透射现象，尤其是在光线穿过物体比较薄的部分时，这一现象更为明显。例如阳光透过手指，我们可以看到手指边缘发亮泛红的现象。

图1 阳光透射过手指

透射现象对于增强虚拟场景的视觉真实感具有不小的贡献，如果我们对于模拟的半透明物体的光照渲染，不增加透射效果，那么半透明物体会失去玲珑剔透的感觉，变得类似于塑料这种比较粗糙的质地。因此对于透射现象的模拟一直是学者们大力研究的课题。包括基于扩散理论[1]、基于偶极子模型[2]、基于多极子模型[3]、基于方向偶极子模型[4]等方式，这些方式都是在离线的情况下，模拟光线在物体内部复杂的散射情况，并且得出最后的渲染结果。这些方式模拟出来的结果非常接近与现实结果，但是计算复杂，无法保证实时的效率。

为了满足实时交互的需求，通常会使用比较粗略的方式，把光线内部的散射情况给忽略掉，将其看成是非散射物体。这种情况下，光线的衰减就会与所穿过物体的厚度与物体的浓度成正比。因此，我们就可以使用比尔定律[5]来模拟透射效果。其中It代表的是透射光强度，Io代表的是入射光强度，c代表的是物体的浓度，而d代表的是物体的厚度。……