24、可视化技术在计算机图形中的应用与优化

可视化技术在计算机图形中的应用与优化

1. 方向外观渲染

在计算机图形学中，光与材料的相互作用结果通常用出射能量来描述，而出射光的辐射率 (L_r) 一般由发射光 (L_{em}) 和反射光 (L_{rf}) 组成，即：
(L_r(\lambda,x,y,\omega_v) = L_{em}(\lambda,x,y,\omega_v) + L_{rf}(\lambda,x,y,\omega_v))
在当前讨论范围内，不考虑自发光材料，所以假设所有出射光都是材料反射的结果，即 (L_r = L_{rf})。

对于方向相关的材料表示（如BRDF、SVBRDF、BTF等），需要考虑所有可见（非遮挡）照明方向的贡献。以BRDF为例，渲染方程可表示为：
(L_r(\lambda,x,y,\omega_v) = \int_{H - O} BRDF(\lambda,\omega_i,\omega_v)L_i(\lambda,x,y,\omega_i)\cos(\theta_i)d\omega_i)
其中，(L_i(\lambda,x,y,\omega_i)) 是贡献光的辐射率，(L_r(\lambda,x,y,\omega_v)) 是样本反射的最终辐射率，(H) 是所有照明方向的半球，(O) 是被物体几何形状遮挡的方向子集，(\cos(\theta_i)) 用于考虑照明面积的透视缩短效应。

在理想照明环境下，BTF的渲染方程为：
(L_r(\lambda,x,y,\omega_v) = \int_{H - O} BTF(\lambda,x,y,\omega_i,\omega_v)L_i(\lambda,x,y,\omega_i)d\omega_