次表面散射

次表面散射(Sub-Surface-Scattering)簡稱3S，用來描述光線穿過透明/半透明表面時發生散射的照明現象，是指光從表面進入物體經過內部散射，然後又通過物體表面的其他頂點出射的光線傳遞過程。

基本介紹

• 中文名：次表面散射
• 外文名：Subsurface Scattering
• 別稱：SSS、3S
• 提出者：慕夜梟
• 套用學科：物理學
• 適用領域範圍：光學、計算機圖形學
• 原理：光射入透明/半透明材質後發生散射

成因和作用

一個重要原因在於次表面散射物體內部的任何一點的光照度取決於體內其他點的光照度和材質本身的透光率。拋開材質本身的性質不說，這一特性使得次表面散射的光照方程變成一個複雜的微分方程，求出此方程的準確解是十分困難的，另一方面，材質本身可能具有複雜的各向異性和不均勻密度等性質，因此計算這樣的積分變得非常困難。

次表面散射圖例

主要用於模擬不完全透明材質內部表現出來的一種真實光影特效次表面散射材質是高質量渲染中最複雜的材質之一，次表面反射一般是在半透明的材質上表現最為明顯，如蠟燭、大理石、玉石、等上表現最為明顯。我們知道，當燈光照射到玻璃或清澈的液體表面時，燈光會穿透這些介質，菲涅爾反射的3S效果可用來模擬燈光進入介質內部後發生的散射。最典型的就是一根點亮的蠟燭，仔細觀察你會發現在燭光的照耀下，蠟燭靠近火焰的那端顯出的半透明效果。實際上，3S的最大用處之一在於表現燈光照射下的人的皮膚。

蠟燭的次表面散射現象

研究現狀

次表面散射方面的研究，比較好的是Jensen的文章"A Practical Model for Subsurface Light Transport"，該文提出了一個較為全面的次表面散射模型，將次表面散射建模成一個雙向次表面散射反射分布函式(BSSRDF)。