学习Scratchapixel--(6)光线模拟器

本文详细介绍了光线模拟的各种概念,包括反射、透明度、光泽和镜面反射、漫反射、子面散射以及间接漫反射和镜面反射。探讨了软阴影、全局照明和光线追踪在图形学中的应用,强调了光线传输和着色在计算机图形学中的重要性,同时讨论了光线追踪与栅格化的优缺点。

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反射

当光线和完美的镜面接触时,我们可以预知它返回的方向。这可以用反射定律计算出来。(公式简单,不赘述)

  • 水虽然看上去像镜子,但是水和玻璃比起金属来说,只能算是很弱的镜面了。

透明度

当光线和透明物体接触时,会发生反射和折射。我们也常常用传递(transmit)来代替折射。但是这两个术语有微小的差别。传递是说,一部分入射光从一侧进入物体,并从另一侧离开。而当它一接触到透明物体的表面时,就转变了方向,而这被称为折射。
- 折射的方向可以用斯涅尔定律(Snell’s Law)计算

  • 折射的强度可以用菲涅耳公式(Fresnel’s equation)计算

  • 上面两个公式相当重要

光泽反射和镜面反射

光泽反射即,当一个物体介于镜面和完全漫反射之间时。或者说其某些地方十分光滑,而某些地方粗糙时。

光泽度也被称为粗糙度(roughness)。同时光泽反射也常常被称为 镜面反射(specular reflection)

  • 在CG中,我们通常说散射(scattering),因为光线不是朝一个方向反射,而是在镜面方向附近的小范围内进行散射

漫反射

入射光线反射向各个方向,所以从哪个方向看,物体都一样亮。导致漫射表面的情况有两种:

  1. 物体表面十分粗糙
  2. 表面由微小结构组成
    光线会在这些结构中来回反射和折射无数次直到离开表面。而这使得光线的方向变得随机。

子面散射(Subsurface Scattering)

子面

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