Path Tracing

Algorithmus zur Simulation der globalen Beleuchtung

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Path tracing in Production: Part  – Production renderers 3.5 Brent Burley, Walt Disney Animation Studios Brent Burley is a Principal Software Engineer atWalt Disney Animation Studios leading theHyperiondevelopment team. Previously he led the development of the physically-based shading model used in all wads productions sinceWreck-It Ralph, and createdPtex, an open-source texture mapping system for subdivision surfaces used on all wads productions sinceBolt. Prior to joiningDisneyin 1996, he worked atPhilips Mediadeveloping a cross-platform game engine, and also worked on air- craft training simulators atHughes Training Inc. 3.6 Brian Green, DreamWorks Brian Green is a principal engineer in the R&D group at DreamWorks Animation, where he has been working on film production rendering since 2005. Prior to that, he held a similar position at Rhythm and Hues studios since 1997. Brian’s work has primarily focused on sytem-level aspects of production rendering, including dis- tributed rendering, multi-threading, and vectorization. Brian also worked on vari- ous aspects of computer graphics, such as shading frameworks, AOVs, animation systems, curve editors, and media tools. Brian was awarded a Technical Achieve- mentAcademyAwardin2016forhisworkonEve, partoftheRhythm&Huesdigital dailyreviewsystem. BrianhasalonglistoffilmcreditsincludingeveryDreamWorks animated film sinchOver The Hedge. SIGGRAPH 2017Course Notes: Path tracing in ProductionPage 6/37 Path tracing in Production: Part  – Production renderers Ibón Guillén, Carlos Ureña, Alan King, Marcos Fajardo, Iliyan Georgiev, Jorge López-Moreno, and Adrian Jarabo. 2017. Area-Preserving Parameterizations for Spherical Ellipses.Computer Graphics Forum (Proceedings of EGSR)36, 4 (2017). Eric Haines. 1987-2010. (1987-2010). Alan King, Christopher Kulla, Alejandro Conty, and Marcos Fajardo. 2013. BSSRDF Importance Sam- pling. InACM SIGGRAPH 2013 Talks (SIGGRAPH ’13). Christopher Kulla and Marcos Fajardo. 2012. Importance Sampling Techniques for Path Tracing in Par- ticipating Media.Comput. Graph. Forum31, 4 (June 2012). Eric Lafortune and Yves Willems. 1993. Bi-Directional Path Tracing. InProc. of COMPUGRAPHICS. 145–153. Peter Shirley. 1992. Time Complexity of Monte

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Instance of: software feature
Subclass of: rendering
Image: Pathtrace3.png

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different from: ray tracing
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Stack Exchange tag: computergraphics.stackexchange.com/tags/pathtracing

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Path Tracing ist ein Algorithmus zur Bildsynthese, der die Simulation der globalen Beleuchtung ermöglicht. Pfadnachverfolgung (Path Tracing) basiert auf der Erkenntnis, dass die Simulation der globalen Beleuchtung der Lösung der sogenannten Rendergleichung entspricht, die die Strahlungsdichte eines beliebigen, von einem bestimmten Punkt ausgehenden Lichtstrahls angibt. Path Tracing verwendet rigorose mathematische Verfahren, die aus dem Bereich der mathematischen Statistik stammen. Der Algorithmus verwendet eine so genannte Monte-Carlo-Integration, um die Rendergleichung näherungsweise zu lösen. Daher wird Path Tracing, ebenso wie weitergehende, darauf aufbauende Algorithmen wie oder , auch als Monte-Carlo-Raytracing bezeichnet. Beim Path Tracing wird jeder Strahl, der in die Szene geschossen wird, beim Auftreffen auf Oberflächen reflektiert, gebrochen oder absorbiert, wobei jedes Mal (außer im Falle der Absorption) mindestens ein zufälliger Strahl generiert wird, der das Integral der Rendergleichung nähert. Der Anfangsstrahl sucht sich so seinen Weg (path) durch die Szene. Je mehr Anfangsstrahlen man verwendet, desto mehr nähert man sich dem idealen Bild an. Die Fehler der Näherung äußern sich als Varianz, was Bildrauschen entspricht. Techniken wie Importance Sampling tragen zur Verringerung der Varianz bei. Der Unterschied zum diffusen Raytracing liegt darin, dass beim Path Tracing die vollständige Rendergleichung mittels zufällig generierten Strahlen auf allen – auch auf diffusen – Oberflächen gelöst und somit die globale Beleuchtung (Global Illumination) simuliert wird. In der Praxis ist reines Path Tracing meist zu langsam, weshalb es mit Photon Mapping kombiniert werden kann. Die Idee zum Path Tracing wurde 1986 von James Kajiya zusammen mit der Rendergleichung als SIGGRAPH-Publikation veröffentlicht, damals unter der Bezeichnung Integral equation technique.

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