计算机图形学

明暗处理方式

• Gauraud : 在任意一个三角面上的的其他点都按照顶点的颜色做插值计算
• phong：在人一个三角面上，根据三个顶点的法向量，插值计算三角面上任意点的法向量

矩阵变换

• 如何顶点变换后，法向量依然能够计算正确？

  • 需要变换切平面（trangent plane）,在通过切平面计算法向量

    
    
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    结论：法向量的变换矩阵是原变换矩阵（顶点变换矩阵）的逆的转置
    参考 https://blog.csdn.net/u012419410/article/details/42174839

双向反射分布函数 BRDF

• 光照可以分为全局和局部两种

  • 局部光照：和物体直接被光源照射的情况有关
  • 全局光照：和物体被光源以外的其它地方来的光线照射的情况相关，包含其他物体反射和透射过来的光线

• 基本概念了解

  • 球迷坐标

    
    
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  • 立体角

    • 立体角描述是从原点向一个球面区域张成的视野大小，是平面在三维的自然推广。

    • 立体角的最大值为全角：4π

      
      
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• 投影面积

  • 投影面积描述了一个物体表面的微笑区域在某个视线方向上的可见面积。

    
    
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• 光能

  • 光能表示的是（一个区域中）光子能量的总和

    
    
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• 光通量

  • 光通量描述的是在单位时间穿过单位面积截面的光能

    
    
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• 辉度（Irradiance）

  • 表示的是物体表面受光能的影响程度，它等于单位面积上的光通量

    
    
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• 放光强度（Intensity）

  • 对一个点（例如点光源）来说，发光强度表示单位立体角上的光通量

    
    
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• 光亮度 （Radiance）

  • 表示物体表面沿某一个方向的明亮程度，它等于单位投影面积和单位立体角上的光通量。

    
    
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• 辉度和光亮度的关系

  
  
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BRDF的定义

• BRDF描述的是物体表面将光能从任意一个入射角方向反射到任意一个视点方向的反射特征

• BRDF模型是绝大多数近代图形学算法中用于描述光反射现象的基本模型

  
  
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BRDF的性质

• 可逆性

  
  
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• 能量守恒

  
  
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渲染方程

• 用于计算环境光照明箱的反射光的光亮度。

  
  
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BRDF模型

• 主要分为三类模型
  • 检验模型

    • 使用基于实验提出的公式对BRDF做快速估计

      
      
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  • 基于物理的模型
    • 根据物体表面材料的几何以及光学属性建立反射方程，从而计算BRDF
  • 数据表达式模型

    • 将BRDF按照实测数据建立查询表，以便于快速的查找和计算

      
      
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lambertain 兰伯特模型

• 是最基本的反射模型
  • 入射角被均匀的反射到各个方向
  • 沿着不同方向的BRDF是一个常数

  • 反射率是入射光的辉度和反射光的辉度之比

    
    
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phong 模型

• phong 模型是在Lambert 漫反射模型的基础上，添加了一项镜面反射项，以表达反射角上的反射效果。

• 不满足可逆性

  
  
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Phong 模型的扩展

• Blinn - Phong 改进算法

  
  
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• 快速 Phong

  
  
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• 可逆 Phong

  
  
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