渲染的概念

光线反射的两种形式

我们都知道，当光线照射到物体上时物体会吸收一部分光线，还会反射一部分光线，这个反射光也分为两种形式。第一种前一小节已经提到过了，就是漫反射。物体表面的固有色就是由漫反射光射入我们的眼睛决定的，在真实世界中，物体除了固有色之外，还应该有高光色，这个高光色就是由于镜面反射产生的，它往往出现在光滑的表面上。对于镜面反射，它的原理是，由于反射跟入射光线的夹角相等，所以平滑的表面会把入射光线集中的向另一面反射，这时反射的能量很高，就形成了明显的高光。但不是所有的物体表面都会形成高光，既然它是由于光滑度产生的，那么，在粗糙的物体表面，高光就不再有了，那是不是粗糙的表面就不反射入射光线了呢？不是的，是由于反射光线不再集中的向一个方向反射，所以它的能量被分散掉了，整齐的入射光线照在粗糙的表面上被反射到了各个方向，这时由于反射光线和入射光线总是跟表面法线的夹角相等这一特性造成的，这种反射在物理学上称之为”漫反射“。这样，镜面反射和漫反射就形成了光线反射的两种形式。不要小看这两种反射形式的存在，它跟三维软件中的材质有着密切关系。试想一下这样一幅图像，有从左到右三个材质球，左边红色球体是Lambert材质，在同样的光照条件下，它的表面上没有高光，使它看起来没有旁边的两个球体光滑，它模拟的是漫反射的效果；中间黄色的球体是典型的Blinn材质，它有明显的高光，这个高光就是模拟镜面反射的效果，黄色的固有色就是表面吸收光线之后散射出来的光色；右边蓝色的球体是一种比较特殊的反射现象，它的材质名称叫 Anisotropic（各向异性），可以说三维软件里的光源是以真实光源为依据的，材质也是一样。