Pop artifact - volume rendering

本文主要是介绍Pop artifact - volume rendering，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

本文讲解了什么是体渲染中的Pop artifact：

splatting通过重新排序体绘制积分来提高速度，这样每个体素对积分的贡献可以与其他体素隔离查看。插值核被放置在每个体素位置。这使得人们可以把体看作是一个重叠的 插值核h 的场，作为一个整体，构成了连续的对象表示:

即一个平面上的点都是一起被投射然后生成到image plane上的，每个点和其他点之间进行相互叠加。

“合成每个采样点”（composite every sample splatting）违反了离散体绘制模型，因为在确定体采样点的可见性之前，不会首先基于周围体素的值进行重建。相反，每个体素都是在图像平面上独立合成的，而不沿着主观察轴传播其贡献。

sheetbuffer方法是为了消除这些artifact，然而，它这样做的代价是干扰某些视点转换的Pop artifact：

在“sheetbuffer”方法中，在平行于与最平行于图像平面的体积面对齐的纸张中添加splats。（事实上，每个sheet都是由一个volume slice组成的。）在一个sheet缓冲区被累积之后，它被合成成一个缓存图像，该图像从前向后遍历体。sheet-buffer splatting方法更接近于离散体绘制模型。与“合成每个采样点”方法不同，体素贡献现在以slice形式添加，就像在离散模型中一样。然而，有两个问题：（1）slice的不平行于平面，（2）体素将其全部能量分散到一个切片中，而不是多个切片中，这取决于插值核的范围。因此能见度计算仍然不准确。

当纸张缓冲区的主方向突然从一个体轴切换到另一个体轴时，主要是前一个问题导致的颜色Pop artifact。这个artifact的一个例子下图所示：

在这里，图a显示了一个以45°角观察的二进制立方体。我们注意到立方体的左边比右边亮得多。图b显示了以45.2˚的角度观察的立方体。现在右边的立方体面比左边的亮得多。除了这两个渲染都不正确（两个面都应该有相同的阴影，而且没有一个像这样明亮），在动画观看中，明亮区域从左到右的切换是很不好的。现在考虑下图，在下图中，我们在2D中说明了这种情况：

在图中，图像平面与体积轴成45°角。这是即将切换板材缓冲区方向和即将发生颜色弹出的角度。让我们考虑一个极端的例子，在这个例子中，我们用光源和眼睛在无穷远处渲染一个二进制立方体。因此，两个正面立方体面都接收相同数量的着色。请注意，只有面体素接收非零着色值，因为所有其他体素的渐变都为零。

我们假设高斯核函数的半径是2.0：

上图里，ray1的颜色是从一个sheet上累加起来的，而ray2的颜色则是从5个sheet上组合得到的，

splatting的预积分方案的一个固有缺点是，它通过累加来代替体素沿观察光线的合成。由于加法产生的颜色（和不透明度）大于合成产生的颜色（和不透明度），这导致前体素的贡献被放大。考虑上图所示的两对体素足迹fpa和fpc，它们分别通过加法或合成累积。这里，α1、α2和c1、c2分别是由足印插值的不透明度和颜色。我们看到：

所以会不一样。

参考文献：

《Mueller K , Crawfis R . Eliminating popping artifacts in sheet buffer-based splatting[C]// Visualization. IEEE Computer Society Press, 1998.》

《Ropinski T , Doring C , Rezk-Salama C . Advanced Volume Illumination with Unconstrained Light Source Positioning[J]. IEEE Computer Graphics & Applications, 2010, 30(6):29-41.》

 

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