次表面散射（Subsurface Scattering，簡稱SSS或3S），是指光射入非金屬材質后在內部發生散射，最后射出物體并進入視野中產生的現象。這種現象表現為光在穿過透明物體表面后，與材料之間發生交互作用而導致光被散射開來，光路也在其他的位置穿出物體。次表面散射在三維計算機圖形中十分重要，可用來渲染大理石、皮膚、樹葉、蠟、牛奶等多種不同材料。
成因和作用
次表面散射的成因在于物體內部的任何一點的光照度取決于體內其他點的光照度和材質本身的透光率。這一特性使得次表面散射的光照方程變成一個復雜的微分方程，求出此方程的準確解是十分困難的。材質本身可能具有復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。次表面散射材質是高質量渲染中最復雜的材質之一，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。在燈光照射下的人的皮膚也是次表面散射的一個典型例子，只有大約6%的光直接反射，而94%來自于表面下的散射。光線穿過材料越遠，吸收的比例就越大，因此為了模擬這種效果，必須有光線穿過材料的距離信息。
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數(BSSRDF)。這種模型能夠更準確地模擬光在材料內部的散射過程，為計算機圖形學中的真實感渲染提供了重要的理論基礎。
渲染技術
在三維計算機圖形中，為了提高渲染效率，許多實時計算機圖形算法只計算物體表面的反射率。然而，現實中許多材料都有輕微的半透明性，光線可在表面以下被吸收、散射和重新發出。為了模擬這種效果，必須有光線穿過材料的距離信息。這就是次表面散射技術的應用所在，它能夠模擬光線進入介質內部后發生的散射，從而產生更為真實的光影效果。
參考資料 >