Ray tracing 中的 sampling
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发布时间：2024-10-23 21:38
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时间：2024-10-26 21:10
在Ray tracing中，采样（sampling）是图像渲染的关键步骤，它涉及到如何准确地模拟光线在场景中的交互。当光线发射点仅取离散整数像素时，若采样率不足（sampling rate < 2 x 最大频率，即Nyquist limit），将导致图像出现aliasing，即图像的高频细节缺失。解决办法是通过预滤波移除高频成分或提高采样密度，通常的做法是在每个像素周围增加多个采样点，即samples per pixel（SPP）。
然而，实际场景中，物体边缘的频率响应可能导致单纯提高采样率不足以完全消除aliasing。这时，非均匀采样（如使用随机因子）变得重要。例如，通过pcg-c生成[公式]范围内的随机数，虽然增加了采样不均匀性，减少了固定aliasing，但也会引入噪声。
在特定情况下，如使用薄透镜相机模型，需要在圆上随机采样，这可能涉及到rejection sampling，即反复生成直到点落在圆内。对于复杂的积分问题，如反射等式，我们利用Monte Carlo方法通过随机选取变量来近似计算，以模拟实际的积分过程。
采样PDF的计算涉及CDF（累积分布函数）和变换随机变量，如Inversion method和Malley’s method，它们旨在确保采样点分布符合所需的概率密度。对于立体角的微分处理和在三角形中的均匀采样，如等腰直角三角形，需要通过求解逆函数和积分来得到采样点的坐标。
总的来说，Ray tracing中的采样策略既涉及到技术细节如随机数生成和积分模拟，也关注如何在实际几何约束下优化采样分布，以达到更好的图像质量。
