Parametric Bidirectional Scattering Distribution Functions (BSDFs) are pervasively used because of their flexibility to represent a large variety of material appearances by simply tuning the parameters. While efficient evaluation of parametric BSDFs has been well-studied, high-quality importance sampling techniques for parametric BSDFs are still scarce. Existing sampling strategies either heavily rely on approximations, resulting in high variance, or solely perform sampling on a portion of the whole BSDF slice. Moreover, many of the sampling approaches are specifically paired with certain types of BSDFs. In this paper, we seek an efficient and general way for importance sampling parametric BSDFs. We notice that the nature of importance sampling is the mapping between a uniform distribution and the target distribution. Specifically, when BSDF parameters are given, the mapping that performs importance sampling on a BSDF slice can be simply recorded as a 2D image that we name as importance map. Following this observation, we accurately precompute the importance maps using a mathematical tool named optimal transport. Then we propose a lightweight neural network to efficiently compress the precomputed importance maps. In this way, we have brought parametric BSDF important sampling to the precomputation stage, avoiding heavy runtime computation. Since this process is similar to light baking where a set of images are precomputed, we name our method importance baking. Together with a BSDF evaluation network and a PDF (probability density function) query network, our method enables full multiple importance sampling (MIS) without any revision to the rendering pipeline. Our method essentially performs perfect importance sampling. Compared with previous methods, we demonstrate reduced noise levels on rendering results with a rich set of appearances.


翻译:广泛使用双向散射分布函数(BSDFs)是因为它们具有灵活性,能够代表大量材料的外观,只需调整参数即可。虽然对参数BSDFs的高效评估已经进行了认真研究,但用于参数BSDF的高质量重要取样技术仍然稀缺。现有的取样战略要么严重依赖近似,导致差异很大,要么仅仅对整个BSDF片的一部分进行取样。此外,许多取样方法都具体与某些类型的BSDFs相配。在本文件中,我们寻求一种高效和一般的方式,对精密的BSDFs进行重要取样。我们注意到,对参数BSDFs的高效评估是统一分布和目标分布之间的绘图。具体地说,当提供BSDFS参数时,对BS切片前重要取样的绘图可以简单地记录为我们命名为重要地图的2D图像。在观察之后,我们精确地用任何称为最佳运输的数学工具对重要性进行估算。然后我们提出一个较轻的神经网络网络,以便有效地对精度进行精度的精度校准精度校准精度校正, 将精度的精度对精度的精度的精度的精度的精度的精度对精度进行测方法进行。

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