1、9.3局部光照明模型从光电学知识和物体微平面假设出发，介绍镜面反射与物体材质有关的普遍局部光照明模型* 1苏大计算机科学与技术学院苏大计算机科学与技术学院前言l 仅处理光源直接照射物体表面的光照明模型称为局部光照明模型l 可以处理物体之间光照的相互作用的模型称为整体光照明模型l 简单光照明模型，经验模型，不足之处l 镜面反射项与物体表面的材质无关l 有必要研究复杂、普遍的局部光照明模型Date 2苏大计算机科学与技术学院苏大计算机科学与技术学院用 局部光反射模型生成的各种材质的瓶子Date 3苏大计算机科学与技术学院苏大计算机科学与技术学院l 在 光照模型中，镜面反射项的颜色不仅取决于光源的波
2、长，也与物体的材质有关。我们从光的电磁理论和微平面分布理论推导具有一般意义的局部光反射模型。Date 4苏大计算机科学与技术学院苏大计算机科学与技术学院理论基础 :光的电磁理论l 光的振动是电磁振动，光波是电磁波的一种。l 光波由电矢量 E 和磁矢量 H组成。l 电矢量的振动只限于某一确定方向的光称为平面偏振光，我们把电矢量在各个方向上的时间平均值相等的光称为自然光。l 可以认为：自然光的一半能量属于与入射面平行的振动，另一半能量属于与入射面垂直的振动。因此有以下公式： Date 5苏大计算机科学与技术学院苏大计算机科学与技术学院l 自然光反射率系数的 Fresnel公式l 是入射角，若发生反
3、射的物体表面两侧折射率分别为 和 ，那么 满足这样的一个式子：l 反射率与折射率有关，是波长的函数Date 6苏大计算机科学与技术学院苏大计算机科学与技术学院微平面理论l 简单光照明模型假定物体表面是理想光滑的，微观情况下，物体表面粗糙不平l 局部光照明模型中反映物体表面的粗糙程度l 粗糙物体表面由无数微小理想镜面组成l 这些平面朝向各异，随机分布l 对于每一个微平面，只有在它的反射方向上才有反射光，理想镜面反射Date 7苏大计算机科学与技术学院苏大计算机科学与技术学院l 微平面示意Date 8苏大计算机科学与技术学院苏大计算机科学与技术学院l 微平面是理想镜面，反射率可用 Fresnel公式计算，而粗糙表面的反射率与表面的粗糙度有关l 实际物体反射率：l D为微平面法向的分布函数l G为由于微平面的相互遮挡或屏蔽而使光产生的衰减因子反射率的计算Date 9苏大计算机科学与技术学院苏大计算机科学与技术学院微平面法向分布函数l Torrance和 Sparrow采用 Gauss分布函数模拟法向分布：l k为常系数l a为微平面的法向与平均法向的夹角，即l m为微平面斜率的均方根，表示表面的粗糙程度Date 10苏大计算机科学与技术学院苏大计算机科学与技术学院
