RGBでも蛍光を!? / RayTracingCamp11

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Transcript

1. RGBでも蛍光を!? Ray Tracing Camp 11 kugi(@kugi_masa)
2. rtcamp11 @kugi_masa 蛍光や蓄光は好きですか？ はじめに
3. rtcamp11 @kugi_masa 私は 好きです！ 唐突な告白 蓄光で光るハスキー by おはん(@shibaken_nu)さん

4. rtcamp11 @kugi_masa 蛍光現象 - Fluorescence 蛍光分子がある特定の波長の光を吸収し 室内照明環境下 蛍光分子くん
5. rtcamp11 @kugi_masa 蛍光現象 - Fluorescence UVライトで照射 蛍光分子がある特定の波長の光を吸収し、別の波長の光を放出する現象 蛍光分子くん
6. rtcamp11 @kugi_masa 蛍光分子が励起光を吸収する 蛍光分子のエネルギー状態 E 蛍光分子くん むむ...? S 2 S 0 S 1
7. rtcamp11 @kugi_masa 蛍光分子のエネルギー状態 不安定な高エネルギー状態へ E S 2 S 0 S 1 蛍光分子くん う わ ぁ ぁ ぁ ぁ ぁ ぁ ぁ
8. rtcamp11 @kugi_masa 蛍光分子のエネルギー状態 E S 2 S 0 S 1 蛍光分子くん ふ...ふぅ... エネルギー損失を伴い 半安定的な状態へ
9. rtcamp11 @kugi_masa 蛍光分子のエネルギー状態 E S 2 S 0 S 1 蛍光分子くん 半安定状態から光を放出し 安定な状態へと戻る パァァァ
10. rtcamp11 @kugi_masa これが 蛍光
11. rtcamp11 @kugi_masa 励起光と蛍光 https://www.thermofisher.com 励起スペクトル 吸収する光の相対強度分布 蛍光スペクトル 放出する光の相対強度分布 蛍光分子によって、励起スペクトルと蛍光スペクトルの分布は異なる 励起スペクトル 蛍光スペクトル 様々な蛍光分子ちゃんず ヤー！
12. rtcamp11 @kugi_masa Re-radiation Matrix Spectral Rendering in a Non-Spectral Renderer: How Can we Author and Render Fluorescence in RGB? [Laurent Belcour, SIGGRAPH2025 Course: Physically Based Shading in Theory and Practice] 入射波長λ i で吸収される光に対して 出射波長λ o で放出される光の分布 蛍光材質の蛍光特性を表す行列 Spectrophotometry of fluorescent pigments [Donalson 1954] Re-radiation Matrix : R(𝜆 i ,𝜆 o ) またの名を Donalson Matrix
13. rtcamp11 @kugi_masa Re-radiation Matrixの構成要素 非蛍光の反射 (𝜆 i = 𝜆 o ) 蛍光 (𝜆 i < 𝜆 o ) 対角成分 Acquisition and Analysis of Bispectral Bidirectional Reflectance and Reradiation Distribution Functions [Hullin et al., SIGGRAPH2010] 下三角行列
14. rtcamp11 @kugi_masa 上三角部分は? ΔE > S 2 - S 0 𝜆 i ≤ 𝜆 o 上三角行列 ? ストークスの法則 Acquisition and Analysis of Bispectral Bidirectional Reflectance and Reradiation Distribution Functions [Hullin et al., SIGGRAPH2010]
15. rtcamp11 @kugi_masa 励起スペクトルを可視光領域外に持つ蛍光物質は 蛍光として可視光領域の光が放出される ※ブラックライトの例が良く使われるのはのは変化が直感的に分かりやすいから(?) 波長 相対強度 可視光領域 ブラックライトで照らすと文字が見える理由
16. rtcamp11 @kugi_masa エネルギー保存則 放出される光のエネルギーは 入射光のエネルギーを超えてはならない Spectral Rendering in a Non-Spectral Renderer: How Can we Author and Render Fluorescence in RGB? [Laurent Belcour, SIGGRAPH2025 Course: Physically Based Shading in Theory and Practice]
17. rtcamp11 @kugi_masa BBRRDF [Hullin et al. SIGGRAPH2010] 蛍光現象は波長依存性のある光学現象 また、入射光と出射光の波長が変化する Bispectral Bidirectional Reflectance and Reradiation Distribution Function BBRRDF
18. rtcamp11 @kugi_masa 蛍光現象のレンダリング Handling Fluorescence in a Uni-directional Spectral Path Tracer [Mojik et al. EGSR2018] スペクトラルレンダラーによる実装 蛍光時の波長の変化を考慮するため 別途波長をサンプルする必要がある
19. rtcamp11 @kugi_masa RGBでも蛍光を!? [Fichet et al. EGSR2024] 非スペクトラルレンダラーで蛍光を描画する手法 [Fichet et al. SIGGRAPH2025] 蛍光材質パラメータの編集を可能にした手法
20. rtcamp11 @kugi_masa RGBでも蛍光を!? [Fichet et al. EGSR2024] 非スペクトラルレンダラーで蛍光を描画する手法 [Fichet et al. SIGGRAPH2025] 蛍光材質パラメータの編集を可能にした手法 力尽きてしまったので 本日はこちらのみ スミマセン...
21. rtcamp11 @kugi_masa 蛍光のスペクトラルレンダリング 光源のスペクトル分布 Re-radiation Matrix 等色関数 XYZ値 Spectral Rendering in a Non-Spectral Renderer: How Can we Author and Render Fluorescence in RGB? [Laurent Belcour, SIGGRAPH2025 Course: Physically Based Shading in Theory and Practice]
22. rtcamp11 @kugi_masa 蛍光のRGB(or XYZ)レンダリング 光源のスペクトル分布 Re-radiation Matrix 等色関数 XYZ値 同様の流れでRGB(XYZ)レンダリングを考える Spectral Rendering in a Non-Spectral Renderer: How Can we Author and Render Fluorescence in RGB? [Laurent Belcour, SIGGRAPH2025 Course: Physically Based Shading in Theory and Practice]
23. rtcamp11 @kugi_masa 蛍光のRGB(or XYZ)レンダリング Spectral Rendering in a Non-Spectral Renderer: How Can we Author and Render Fluorescence in RGB? [Laurent Belcour, SIGGRAPH2025 Course: Physically Based Shading in Theory and Practice] XYZ等色関数とRGB等色関数で挟むことで upsampling、downsamplingの部分を省略できる 様々な蛍光分子ちゃんず ヤッター!!
24. rtcamp11 @kugi_masa 可視光領域外への対応 Non-Orthogonal Reduction for Rendering Fluorescent Materials in Non-Spectral Engines [Fichet et al., EGSR2024] 等色関数では可視光領域外は扱っていないため 別途応答関数を追加することで対応している
25. rtcamp11 @kugi_masa 蛍光はいいぞ！ さいごに パァァァ
26. Appendix
27. rtcamp11 @kugi_masa • Spectral Rendering in a Non-Spectral Renderer: How Can we Author and Render Fluorescence in RGB? ◦ [Laurent Belcour, SIGGRAPH2025 Course: Physically Based Shading in Theory and Practice] ◦ https://blog.selfshadow.com/publications/s2025-shading-course/belcour/slides/index.html • Acquisition and Analysis of Bispectral Bidirectional Reflectance and Reradiation Distribution Functions ◦ [Hullin et al., SIGGRAPH 2010] ◦ https://jankautz.com/publications/BispectralBRRDF_SIG10.pdf • Handling Fluorescence in a Uni-directional Spectral Path Tracer ◦ [Mojizik et al., EGSR 2018] ◦ https://cgg.mff.cuni.cz/~wilkie/Website/EGSR_18_files/MFW18HFUSPT_lowres.pdf • Efficient Storage and Importance Sampling for Fluorescent Reflectance ◦ [Hua et al. CGF 2023] ◦ https://graphics.cg.uni-saarland.de/papers/hua-2022-cgf-fluo.pdf • Non-Orthogonal Reduction for Rendering Fluorescent Materials in Non-Spectral Engines ◦ [Fichet et al., EGSR2024] ◦ https://arxiv.org/abs/2406.17360 • A Fluorescent Material Model for Non-Spectral Editing & Rendering ◦ [Fichet et al., SIGGRAPH 2025] ◦ https://arxiv.org/abs/2505.19672 • Molecular Probes 蛍光教室 ◦ Thermo Fisher Scientific - Molecular Probes® ◦ https://www.thermofisher.com/jp/ja/home/life-science/cell-analysis/cell-analysis-learning-center/molecular-probes-scho ol-of-fluorescence.html 蛍光文献