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Text File  |  1991-07-16  |  2.6 KB  |  47 lines
  1.         Photo-realistic vs. Physically-based Rendering
  2.  
  3. Photo-realistic rendering places emphasis on the appearance of its
  4. output rather than the techniques used to derive it.  Anything goes,
  5. basically, as long as the final image looks nice.  There is no
  6. attempt to use physically realistic values for the light sources
  7. or the surface reflectances.  In fact, the light sources themselves
  8. often have physically impossible characteristics like 1/r falloff (as
  9. opposed to 1/r^2) or there is a lot of ambient lighting that comes from
  10. nowhere but somehow manages to illuminate the room.  (You are probably
  11. saying, "Hey!  Doesn't Radiance use an ambient term?"  The answer is
  12. yes, but only as a final approximation to the interreflected component.
  13. The renderers I'm talking about use the ambient level as a main source
  14. of illumination!)  Also, surfaces typically have color but there is no
  15. reflectance given, so all the surfaces appear to have roughly the same
  16. brightness.
  17.  
  18. Such numerical shortcuts are often just conveniences provided so the
  19. user can get results easily and quickly without having to worry about
  20. fussy details, like where to put the light sources and what to use
  21. for reflectances.  As you might expect, there is a penalty paid besides
  22. meaningless values, and that is fake-looking images.  Have you noticed
  23. how these renderings always look pastel and glowing?  You're seeing
  24. the visual equivalent of AM radio.
  25.  
  26. Physically-based rendering, on the other hand, follows the physical
  27. behavior of light as closely as possible in an effort to *predict*
  28. what the final appearance of a design will be.  This is not an
  29. artist's conception anymore, it is a numerical simulation.  The
  30. light sources start in the calculation by emitting with a
  31. specific distribution, and the simulation computes the reflections
  32. between surfaces until the solution converges.  The most popular
  33. technique for this computation is usually referred to as "radiosity",
  34. or flux transfer, and it does this by dividing all the surfaces into
  35. patches that exchange light energy within a closed system.  This type
  36. of calculation is limited for the most part to simple scenes with
  37. diffuse surfaces where the visibility calculation and the solution
  38. matrix are manageable.
  39.  
  40. Radiance, in contrast to most flux transfer methods, uses ray tracing
  41. to follow light in the reverse direction and does not require the same
  42. discretization as radiosity techniques.  This has significant
  43. advantages when the scene geometry is complex, and permits the modeling
  44. of some specular interactions between surfaces.  In general, Radiance
  45. is faster than radiosity if the scene contains more than a few thousand
  46. surfaces or has significant specularity.
  47.