[電子版] BSDF for Raytracing

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コミックマーケット101にて配布した本の電子版です。 3DCGにおける質感を表す関数、Bidirectional Scattering Distribution Function(BSDF)について著名なものを取り上げ、レイトレーシングにおける実装法について解説している本です「Lambert BRDF」「Phong」「Blinn-Phong」「完全鏡面、完全屈折」「Torrance-Sparrow」「Cook-Torrance」「GGX」「Disney BRDF」について取り上げています。電子版: PDF ページ数174P フルカラー

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前書き iii 本書について . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii 本書の内容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii 実装について . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v 免責事項 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii 第 1 章 BSDF とは 1 1.1 Physically Based Rendering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 光の物理量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 BSDF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 第 2 章レイトレーシングにおける BSDF 19 2.1 モンテカルロレイトレーシング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2 重点的サンプリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3 Multiple Importance Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.4 BSDF の実装 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 第 3 章 Lambert 反射モデル 33 3.1 重点的サンプリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.2 実装例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 第 4 章 Phong の反射モデル 41 4.1 Phong . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2 正規化 Phong . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.3 重点的サンプリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.4 実装例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 第 5 章 Blinn-Phong 55 5.1 Blinn-Phong . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.2 正規化 Blinn-Phong . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.3 重点的サンプリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.4 まとめ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.5 実装例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.6 Phong と Blinn-Phong の違い . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 第 6 章完全鏡面、完全屈折 67 6.1 完全鏡面 (Ideal Reflection) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 6.2 フレネル係数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 6.3 Ideal Reflection の実装例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 6.4 完全屈折 (Ideal Refraction) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 6.5 Ideal Refraction 実装例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 第 7 章 Torrance-Sparrow Model 83 7.1 Microfacet 理論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 7.2 Torrance Sparrow Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 7.3 法線分布関数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 7.4 シャドウマスキング関数 (V-cavity) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 第 8 章 Cook-Torrance Model 99 8.1 重点的サンプリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 8.2 まとめ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 8.3 実装例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 第 9 章 GGX 109 9.1 GGX(Trowbridge Reitz) 分布の導出 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 9.2 Smith の Shadowing Masking 関数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 9.3 重点的サンプリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 9.4 異方性 (Anisotropic) GGX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 9.5 Visible Normal Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 9.6 まとめ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 9.7 実装 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 第 10 章 Disney BRDF 139 10.1 MERL との比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 10.2 Disney Principled BRDF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 10.3 重点的サンプリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 10.4 実装例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 あとがき 155 引用、参考文献 157 1 章 BSDF とは . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 2 章レイトレーシングにおける BSDF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 3 章 Lambert Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 4 章 Phong Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 5 章 Blinn-Phong Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 6Ideal Reflection & Refraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 7Torrance-Sparrow Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 8 章 Cook-Torrance Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 9 章 GGX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 10 章 Disney BRDF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

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