Don't Splat your Gaussians: Volumetric Ray-Traced Primitives for Modeling and Rendering Scattering and Emissive Media

高效的场景表示对于许多计算机图形应用程序至关重要。一个能够同时处理表面和体积的通用统一表示仍然是一个研究挑战。受到利用3D高斯混合模拟辐射场的最近场景重建方法的启发，我们通过简单的基于核的体积基元混合物形式化和推广散射和发射介质的建模。我们为不同的内核引入传递率和自由飞行距离采样的闭式解决方案，并提出了几种优化方法，以便在任何现成的体积路径跟踪器中高效使用我们的方法。我们将我们的方法演示为一种紧凑而高效的体积建模的替代方法，用于散射介质的正向和反向渲染。此外，我们适应并展示了我们的方法在辐射场优化和渲染中的作用，由于其射线跟踪公式，相对于当前的艺术状态，提供了额外的灵活性。我们还介绍了Epanechnikov内核，并展示了它作为场景重建任务中传统的高斯内核的高效替代品的潜力。我们方法的通用性和基于物理的本质使我们能够超越辐射场，并将基于核的建模和渲染带入任何路径跟踪启用的功能，例如散射，重新照明和复杂的相机模型。

如何建立一个同时处理表面和体积的场景表示？

使用基于核函数的体积图元混合模型建立散射和发射介质的模型，并提出了传输和自由飞行距离采样的解决方案。

论文提出的方法可以作为基于路径追踪的散射媒介前向和反向渲染的紧凑高效替代方案，并且可以用于辐射场优化和渲染。论文使用了Epanechnikov核函数，并证明了其在场景重建任务中的潜力。该方法的物理基础和多功能性使其可以在散射、重照和复杂相机模型等任何基于路径追踪的功能中使用。

最近的相关研究包括使用混合高斯模型建立辐射场的方法。