7、表面光场与反射场测量技术解析

表面光场与反射场测量技术解析

1. 基础概念

在纹理采集领域，对于材料在环境光照下的效果以及光传输特性的捕捉至关重要。环境光照特性可以用入射光场 $L_i(\lambda, x_i, y_i, \theta_i, \phi_i)$ 来量化，它描述了在波长 $\lambda$ 下，来自环境的入射辐射率与表面点 $(x, y)$ 以及入射方向 $\omega_i = [\theta_i, \phi_i]$ 的关系。

辐射光场 $L_v(\lambda, x_v, y_v, \theta_v, \phi_v)$ 则是任意复杂真实场景对周围环境入射光场 $L_i(\lambda, x_i, y_i, \theta_i, \phi_i)$ 的总体响应。入射光场与场景几何之间的这种相互作用常被称为表面光场（SLF），它是一个关于辐射率 $L$ 的函数，用于量化场景的光照情况，可看作是一个依赖于表面点和观察方向的 5 维函数 $SLF(\lambda, x, y, \theta_v, \phi_v)$。

入射光场和辐射光场之间的映射可视为任意入射到出射光线对与表面点之间的光传输，由此产生的 9 维函数被称为反射场。尽管反射场与双向散射表面反射分布函数（BSSRDF）类似，但它定义在围绕被测物体的凸表面（通常是球体）上，即与物体几何形状不同的表面，并且光和相机的位置通常假设在该形状之外。测量得到的反射场允许对捕获的物体进行物理精确的渲染，而无需明确了解其形状或材料属性，这种方法常用于捕捉人脸并在新环境中进行重新光照。

2. 反射场维度简化

由于高维测量的极端复杂性，反射场的维度通常通过简化假设来降低：
- 入射光场维度简化