5.Reflectance&Lighting 反射和光照(7.1)

辐射强度 Radiance

取决于：

1.光源（方向和强度）Lighting（direction&intensity）

2.物体材料和反射属性 Meterial/reflectance

3物体局部形状 Local shape

双向反射分布函数（bidirectional reflectance distribution function,BRDF）

定义光线在不透明表面反射的四次元函数

基本式：

其中wi是指光线的反方向，wr是值光线反射的方向，而每个w方向都可以被参数话为方位角和天顶角，因此BRDF是一个四维函数。

BRDF是一个连续型随机变量的概率密度函数（Probability density function，PDF）

模拟人的皮肤无法使用BRDF，因为人的皮肤是半透明效果的。

使用BRDF是默认在物体不透明的情况下，每个pixel的value只取决于该pixel接收到的radiance

而皮肤上每个pixel的value还取决于穿过附近vixel后经过散射后反射到该pixel的radiance。

渲染方程 The Rendering Equation（存疑）

课上介绍的简化的Rendering Equation

当有多个光源时，将每个光源的反射相加即可。

计算机图形学与计算机视觉

计算机图形学与计算机视觉的关系是一个逆过程

计算机图形学：给定光源，给定三维模型，给定相机位置，生成一张照片

计算机视觉：给定一张照片，还原光源，还原三维模型

Radiometric Image Analysis

即计算机视觉的工作：从图片恢复光源等信息

需要一些假设条件：

1）假设为光源为点光源或方向光源

2）没有相互反射（inter-reflection）

3）假定一些BRDF模型

漫反射&高光 Diffuse&Specular Reflection

在计算机视觉中大多以漫反射为基础，即同一点在不同图片中的强度相同。
镜面反射即为平常所说的高光。

漫反射的颜色跟物体的颜色接近

高光则主要取决于光源的颜色

经典光照模型 illuminaton model

用于计算物体某点处的光强（颜色值）

分为基于物理理论的模型和经验模型

相关知识：

https://blog.csdn.net/qq_34552886/article/details/79089418

漫反射与朗伯模型 Lambert's Model (Diffuse Reflection)

BRDS是一个常数

镜面反射与Phong模型（经验模型）

绝大多数能量集中在镜面反射方向附近，当视线离开这个方向，接收到的能量会呈多项式级下降

Many More Advanced Models

1.Open-Nayar model

2.Cook-Torrance model

3.Ward model

Microfacet Theory

建立物体表面更清晰的物理模型

获取BRDF的参数 Capturing BRDFs

给定光源，给定图像，根据这些信息反推BRDF模型的参数

MEARL BRDF database，包含了130种材料的BRDF模型

求解表面形状Photometric Stereo(Capturing Shapes)

相机固定不动，移动光源，先求反射法向量（reflection normal vector）再积分，然后还原出物体的shape，

求解光源 Capturing Lighting

Capturing Directional Lighting

根据BRDF参数和表面形状求光源