经典计算机图形学渲染模型

从物理学的角度出发对几何、表面特性和相机建模，实现可控和逼真的图像和视频的合成。

质量取决于所采用模型的物理正确性

Light Transport Model

Rendering equation

• Describes the total amount of light emitted along a certain direction as seen from a point.
• Based on the law of conservation of energy

Lights - Emit radiation

• Light

  • 可见光：电磁波谱上的某一段人眼可见的频谱，波长介于400至700奈米（nm）之间的电磁波

  • 物体之所以呈现出的不同颜色：因为它们吸收了一部分颜色（即吸收了一部分特定波长的光波），然后反射或者传送了其它的颜色。

    

  • 原因：生理结构

    • 人类视网膜上包含了两种感光细胞：视锥细胞(Cone)和视杆细胞（Rod）。
      • 视锥细胞感知色彩，包含三种视锥细胞，分别负责感知可见光谱中的短、中、长的光波
      • 视杆细胞感知黑白灰。

    

  • 结果：

    • 三种视锥细胞所感知的定义为光的三原色是 红、绿、蓝
    • 对于光的颜色：混合三原色就是光谱成分的相加，可以产生我们能看到的所有的光中的颜色，就是色光加色法原理。
    • 相反物体呈现的颜色是物体不能吸收的颜色，所以相应的是色光减色法原理。

  • 建模：用RGB来表示颜色即可，简单好用！

• Light source

  • 使用参数模型来表示光怎么发出，从哪里发出？

  • 包括点光源，定向光源，由场景中发光的表面表示的区域光源

    

Models - Surface

• 显式：场景描述为几何图元的集合
  • 例如三角形、点状图元或高阶参数曲面
  • 在实践中，大多数硬软件渲染器在三角形网格上工作得最好，即三角形渲染。