光线跟踪中阴影的正确模型

Question

我想知道计算几种不同光源和环境光产生的阴影的最准确方法。 环境光是存在于整个“世界”中的光，具有相同的强度而没有特定的方向，漫射光是由点光源直接照射而发生的光照。

鉴于Ka是表面环境反射率的系数，Ia是环境光的强度，Kd是表面漫反射率，Ip1是强度在第一个（相应的）点光源中，N是表面法线，而L1是光（相应的第一个源）方向。

根据我的参考资料，现场颜色的强度应为：

I=Ka.Ia+Kd(Ip1(N.L1)+Ip2(N.L2)) 其中“.”是点积。

但根据我的理解，真实的光强度应该在光源之间进行某种平均，而不仅仅是将它们加起来，这样如果只有两个光源，方程应该如下：

I=Ka.Ia+Kd(Ip1(N.L1)+Ip2(N.L2))/2

并且如果有3个光源，但是第三个被阻挡并且不直接照亮表面：

I=Ka.Ia+Kd(Ip1(N.L1)+Ip2(N.L2))/3 （如果有一个所有3个灯都有贡献的地方，它会变得更亮。

我的假设是对的吗？

Answer 1

嗯，不，光不应该是平均的。想一想。如果你只有一个强大的光源，并且你添加另一个非常微弱的光线，那么物体的颜色会减少吗？例如，强光有强度10，颜色（假设方向垂直于法线，没有环境光，为简单起见）将为10.然后在你添加第二个微弱的光后，用强度为0.1的颜色将是（10 + 0.1）/ 2，即5.05。因此，添加更多光线会使物体看起来更暗。这没有意义。

Answer 2

在现实世界中，光增添了色彩。它也应该在你的光线追踪器中。

Answer 3

亮度不是光强度的线性函数。换句话说，两个相同的光源瞄准一个光点并不像一个光那样被视为“亮”的两倍。 （亮度是一个模糊的术语 - 亮度是一个更好的术语，意味着人类视觉加权的辐射）。

当你知道各种像素的强度时，你可以做些什么作为校正要在显示器上观看的图像的近似值，gamma correction。