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RTRT-Trans&Caustics

英文版本

Teaser

本工程是使用虚幻引擎4.25.1对于论文Rendering Transparent Objects with Caustics using Real-Time Ray Tracing[1]的实现参考。 论文中模拟了多种透明材质的光学现象，包括反射/折射、体积吸收、粗糙透明以及折射焦散，并将多种透明现象看为一个整体来处理，而不是独立地作为特效实现。 渲染结果中会带有些许噪声，我们将在未来工作中解决。

如果想要使用我们的工作，请引用我们的论文[1]。

论文链接 GraphicalAbstract

安装

当前版本是基于虚幻引擎4.25.1版本实现的。 要使用当前实现，请事先从https://github.com/EpicGames/UnrealEngine下载虚幻引擎的完整源代码。

在完成源代码下载后, 将Code中所有的文件拖入源代码的根目录中。 你可能会遇到关于是否覆盖文件的询问，请为所有的文件选择是。

有关于如何编译和运行虚幻引擎，请参考Epic Games的教程.

下面展示了我们的实验环境：

软硬件 版本
CPU Intel® Core™ i9-10900K
GPU Nvidia® RTX™ 2080 Ti
内存 64GB
Visual Studio 2019 16.7.2
Windows 10 SDK 10.0.18362.0
Build Tools MSVC v142
虚幻引擎 4.25.1

使用

在UE4中应用本文工作

将Post Process Volume拖入场景中，并将参数Ray Tracing Translucency设置为Ray Tracing。 请访问这篇教程以查看更多关于在UE4中使用实施光线追踪的设置。

Setup

材质参数

每个透明材质的混合模式必须为Translucent，同时着色模式必须为Default Lit。 此外，要想使粗糙度可用，光照模型必须被设置为Surface Forward Shading。

ShadingMode

我们引入了三个材质参数来控制渲染结果，包括absorption coefficient（吸收因子）、roughness（粗糙度）以及opacity（不透明度）。 此外，参数Specular控制透明材质的折射率。 这些参数如何影响渲染结果会在论文的补充材料中找到。

Parameters

P.S. 我们提供了一个已经配置好并且带有多个示例场景的示例工程

视频结果

Video Results

许可

本实现只适用于学术研究。如果要将此研究应用到任何商业活动中，请积极与我们联系。

未来工作

  • 将工作转移到一个新的着色模式中，并且为蓝图中材质的根节点中的相应参数改名。
  • 拓展LLT，并实现单条光线的多次交互, 类似Barré-Brisebois等人的工作[2]$。
  • 设计一个去噪器以降低反射、粗糙透明以及折射焦散中的噪声。
  • 修改LHPC中Pass的顺序，使得折射焦散在透过透明表面时可见，类似于欧阳和杨的工作[3]。

声明

本工作受到中国自然科学基金[51627805]的支持。 我们感谢匿名的审稿人以及他们中肯且有帮助的意见。 我们还要感谢Hyuk Kim对于复现SSPM[4]时提供的帮助。 感谢虚幻引擎的初始内容提供的材质，以及_ArchViz_ Interior工程提供的苹果以及多面体的模型。 其他场景素材是从https://aigei.com（爱给网）购买获得的.

引用文献

[1] @article{XWRZ2021,
    title = {Rendering Transparent Objects with Caustics using Real-Time Ray Tracing},
    journal = {Computers & Graphics},
    volume = {96},
    pages = {36-47},
    year = {2021},
    doi = {10.1016/j.cag.2021.03.003},
    author = {Xin Wang and Risong Zhang}
    }

[2] @inbook{Barr2019,
	author={Barr{\'e}-Brisebois, Colin
	and Hal{\'e}n, Henrik
	and Wihlidal, Graham
	and Lauritzen, Andrew
	and Bekkers, Jasper
	and Stachowiak, Tomasz
	and Andersson, Johan},
	title={Hybrid Rendering for Real-Time Ray Tracing},
	bookTitle={RayTracing Gems: High-Quality and Real-Time Rendering with DXR and Other APIs},
	year={2019},
	pages={437-473}
    }

[3] @Misc{RTXGI2020,
	author = {Yaobin Ouyang and Xueqing Yang},
	title = {Generating Ray-Traced Caustic Effects in Unreal Engine 4, Part 1},
	date = {2020-12-08},
	url ={https://developer.nvidia.com/blog/generating-ray-traced-caustic-effects-in-unreal-engine-4-part-1/},
    }

[4] @inbook{Kim2019,
	author = {Kim, Hyuk},
	title = {Caustics Using Screen-Space Photon Mapping},
	bookTitle={Ray Tracing Gems: High-Quality and Real-Time Rendering with DXR and Other APIs},
	year={2019},
	pages = {543-555}
    }