漫反射

作者：追风剑情 发布于：2014-9-25 20:51 分类：计算机图形学

     具体光源在物体表面可以引起漫反射和镜面反射。漫反射是指来自具体光源的能量到达表面上的某一点后，就均匀地向各个方向散射出去，使得观察者从不同角度观察时，这一点呈现的亮度是相同的，而与观察者的位置无关。通常，不光滑的粗糙表面总是呈现出漫反射的效果。对于这种情况，Lambert定律指出，漫反射的效果与表面相对于光源的取向有关，即

漫反射公式8-2.gif

式中，Id是漫反射引起的可见表面上一点的亮度；Ip是点光源发出的入射光线引起的亮度；Kd是漫反射系数，它的取值在0~1之间，随物体材料不同而不同；θ是可见表面法向N和点光源方向L之间的夹角，即入射角，它应该在0~90度之间，如图所示

入射光和表面法向量.png

为了简化式中余弦值cosθ的实际计算，可以假定向量N和L都已经正规化，即已经是长度为1的单位向量，这样就可以使用向量的数量积或内积。因为这时cosθ=L●N，于是得

漫反射公式8-3.gif

若考虑将环境光线和漫反射的效果结合起来，计算亮度的公式应该写成

漫反射公式8-4.gif

通常认为具体光源对可见表面产生的照明作用，是随着光源与表面之间距离的增加而下降的。应该考虑到光线随距离增加而减弱这一情况。设R是光线从光源发出到表面再返回的距离。

漫反射公式8-5.gif

但事实上，上式的实际应用效果不好。因为对于平行投影，光源在无穷远处，故距离R成为无穷大。对于透视投影，R平方.gif也常常有很大的数值范围，从而使效果不好。可通过用r+k代替R2平方.gif，来获得一种比较逼真的效果

漫反射公式8-6.gif

r是光源到表面的距离；k是根据经验选取的一个常数。

标签: 计算机图形学

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