室內家裝設計

室內效果圖渲染光線(xiàn)跟蹤全局照明算法

編輯：時(shí)間：2017-11-17 08:42:56

　　全局照明算法首先開(kāi)發(fā)的一項技術(shù)稱(chēng)作光線(xiàn)跟蹤。光線(xiàn)跟蹤算法在場(chǎng)景中運動(dòng)的數以?xún)|計的光子中進(jìn)行識別，我們主要關(guān)心的是進(jìn)入眼睛的那些光子。該算法跟蹤從屏幕中每個(gè)像素進(jìn)入3D模型的反向光線(xiàn)。這樣，我們只計算構建圖像所需要的信息。要使用光線(xiàn)跟蹤創(chuàng )建圖像，對于計算機屏幕上的每個(gè)像素執行下列步驟。

　　光線(xiàn)是通過(guò)眼睛的位置反向跟蹤的，通過(guò)監視器上的像素，直到它與一個(gè)曲面相交。我們從材質(zhì)的描述中可以知道曲面的反射率，但我們仍然不知道到達曲面的燈光量。

　　要確定總體照明，我們從相交點(diǎn)開(kāi)始跟蹤光線(xiàn)到環(huán)境中的每個(gè)光源（陰影光線(xiàn)）。如果到達光源的光線(xiàn)未被其他對象阻擋，則來(lái)自光源的燈光用于計算曲面顏色。

　　如果相交的曲面有光澤的或透明，則我們必須要確定在要處理的曲面中或通過(guò)這一曲面能看到什么。第1步和第2步在反射（在透明的情況下，則是透射）方向反復執行，直到遇到另一曲面。后續相交點(diǎn)的顏色也用于計算原始點(diǎn)的顏色。

　　如果第二個(gè)曲面也是反光的或透明的，則重復光線(xiàn)跟蹤過(guò)程，以此類(lèi)推，直到達到迭代的最大次數或沒(méi)有更多的相交曲面為止。

　　光線(xiàn)跟蹤：光線(xiàn)通過(guò)一個(gè)像素從攝影機開(kāi)始跟蹤，經(jīng)過(guò)幾何體，然后回到光源。

　　光線(xiàn)跟蹤算法的應用非常廣泛，因為它可以建立多種照明效果的模型。它可以精確地實(shí)現直接照明的全局照明特性、陰影、高光反射（比如鏡子）以及通過(guò)透明材質(zhì)的折射。光線(xiàn)跟蹤的主要不足在于即使對中等復雜的環(huán)境它也可能處理得非常慢。在3dsMax中，會(huì )有選擇地將光線(xiàn)跟蹤用于使用光線(xiàn)跟蹤材質(zhì)的對象上，這些材質(zhì)將光線(xiàn)跟蹤指定為其著(zhù)色選項。光線(xiàn)跟蹤也可以指定為渲染光源投射陰影的方法。

　　光線(xiàn)跟蹤和掃描線(xiàn)渲染的一個(gè)共同不足之處在于，這些技術(shù)都不考慮全局照明的一個(gè)非常重要的特性，即漫反射的相互反射。對傳統光線(xiàn)跟蹤和掃描線(xiàn)渲染而言，只有直接來(lái)自于光源自身的燈光才被精確考慮。但是，正如房間的例子中所示，到達曲面的燈光不僅僅來(lái)自于光源（直接照明），這些燈光也來(lái)自于其他曲面（間接照明）。例如，如果我們光線(xiàn)跟蹤廚房的圖像，則陰影中的區域應當以黑色顯示，因為這些區域不能由光源直接照明。但是，我們從經(jīng)驗知道，這些區域不可能完全為黑色，因為它們也會(huì )接收到來(lái)自周?chē)鷫Ρ诤偷匕宓臒艄狻?/p>

　　在掃描線(xiàn)渲染和傳統的光線(xiàn)跟蹤（在3dsMaxv5之前的版本）中，間接照明通常是僅通過(guò)添加一個(gè)任意的環(huán)境光值來(lái)實(shí)現，而此環(huán)境光與間接照明的物理現象無(wú)關(guān)，并且在整個(gè)空間中為固定值。因此，掃描線(xiàn)和光線(xiàn)跟蹤圖像通常看起來(lái)過(guò)于平面化，尤其是在建筑環(huán)境的渲染上，這些建筑環(huán)境通常來(lái)說(shuō)大部分都是漫反射曲面。

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