Real-time Image-based Lighting of Glints

基于图像的光照是一种广泛用于再现真实世界光照条件下阴影效果的技术，尤其是在实时渲染应用中。一种特别具有挑战性的情形涉及表面呈现闪烁或闪光外观的材质，这种效果是由分布在表面上的离散微平面所造成的。本文中，我们提出了一种高效的近似方法，用于实现闪烁效果的基于图像的光照，支持完全动态的材质属性和环境贴图。我们的新方法建立在区域光源照明下实时渲染闪光效果的基础之上，并采用了标准的环境贴图滤波技术。关键在于，我们的环境贴图滤波过程足够快速，可以在每一帧中实时执行。 我们的方法假设环境贴图被划分为若干个辐射亮度恒定的同质区域。通过对这些区域对应的指示函数使用法线分布函数进行滤波，我们可以得到各个微平面从每个区域反射光线的概率。在着色过程中，这些概率被用来分层采样一个多项分布，这一过程得益于我们提出的双门控高斯近似对二项分布的处理。 我们验证了该实时近似方法在多种材质属性和光照条件下的渲染结果接近真实渲染的基准结果，并展示了其稳健且稳定的性能表现，相较于仅从单一方向光渲染闪光效果而言，额外开销很小。与渲染不带闪光效果的光滑材质相比，我们的方法需要多出一倍的内存来存储预滤波的环境贴图。

该论文旨在解决在实时渲染应用中，如何高效模拟具有闪烁或闪光外观的材质（如带有微小镜面散射的表面）在真实世界光照条件下的着色问题。这个问题尤其具有挑战性，因为传统的基于图像的光照方法难以动态处理这种高度变化的微表面反射。

论文的关键思路是将环境光图划分为若干个辐射率恒定的区域，并通过法线分布函数对这些区域的指示函数进行滤波，计算每个微表面反射来自各区域光线的概率。在着色阶段，利用一种新的双门控高斯近似方法对多项分布进行分层采样，从而实现高效的实时闪光渲染。

1. 提出了一种可在每帧基础上执行的环境映射快速滤波过程 2. 与现有闪光渲染方法相比，支持完全动态材质属性和环境光照 3. 实验验证了该方法在多种材质属性和光照条件下都能接近真实渲染结果 4. 性能稳定且开销较小，仅比单一方向光源下的闪光渲染略高 5. 相较光滑材质渲染，需要额外存储预滤波环境映射，内存消耗增加一倍

1. Real-Time Rendering of Spatially-Varying Glossy Materials under Dynamic Environment Lighting 2. Microfacet Models for Refraction through Rough Surfaces 3. A Practical Model for Subsurface Light Transport 4. Adaptive Sampling for Environment Map Filtering in Real-Time 5. Glint and Sparkle: A Framework for Reflectance Modeling of Specular Microstructure