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次表面散射原理

次表面散射(Sub-Surface-Scattering,簡稱SSS)是一種光學現象,描述了光線穿過透明或半透明物體的表面後,在內部發生散射,最終從物體的另一部分表面出射的過程。這一現象不僅涉及光線在物體內部的傳播,還包括光線與物體表面的相互作用。

當光線照射到物體的透明或半透明表面上時,一部分光線會形成鏡面反射,而另一部分則進入物體內部。在物體內部,這些光線經過多次反射和折射,最終從表面的不同位置出射。這種光線在物體內部的傳播和從不同位置出射的現象就是次表面散射。

次表面散射的效果可以通過不同的技術進行模擬和渲染,包括光線追蹤和基於物理的著色模型。光線追蹤能夠提供高還原度的次表面散射效果,但計算量較大,適用於高質量的圖像渲染。在實時渲染或遊戲中,通常會採用快速模擬技術來近似次表面散射的效果,以平衡渲染質量和性能需求。

此外,次表面散射的效果還受到菲涅爾反射的影響,即光線在入射到兩種不同折射率的介質分界面時,部分光線會被反射。菲涅爾反射導致我們看到的光線強度隨著觀察角度的變化而變化,這種現象在觀察透明或半透明物體時尤為明顯。