室內(nèi)家裝設(shè)計

室內(nèi)效果圖渲染光線跟蹤全局照明算法

編輯：時間：2017-11-17 08:42:56

　　全局照明算法首先開發(fā)的一項技術(shù)稱作光線跟蹤。光線跟蹤算法在場景中運動的數(shù)以億計的光子中進行識別，我們主要關(guān)心的是進入眼睛的那些光子。該算法跟蹤從屏幕中每個像素進入3D模型的反向光線。這樣，我們只計算構(gòu)建圖像所需要的信息。要使用光線跟蹤創(chuàng)建圖像，對于計算機屏幕上的每個像素執(zhí)行下列步驟。

　　光線是通過眼睛的位置反向跟蹤的，通過監(jiān)視器上的像素，直到它與一個曲面相交。我們從材質(zhì)的描述中可以知道曲面的反射率，但我們?nèi)匀徊恢赖竭_曲面的燈光量。

　　要確定總體照明，我們從相交點開始跟蹤光線到環(huán)境中的每個光源（陰影光線）。如果到達光源的光線未被其他對象阻擋，則來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(fù)執(zhí)行，直到遇到另一曲面。后續(xù)相交點的顏色也用于計算原始點的顏色。

　　如果第二個曲面也是反光的或透明的，則重復(fù)光線跟蹤過程，以此類推，直到達到迭代的最大次數(shù)或沒有更多的相交曲面為止。

　　光線跟蹤：光線通過一個像素從攝影機開始跟蹤，經(jīng)過幾何體，然后回到光源。

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

　　光線跟蹤和掃描線渲染的一個共同不足之處在于，這些技術(shù)都不考慮全局照明的一個非常重要的特性，即漫反射的相互反射。對傳統(tǒng)光線跟蹤和掃描線渲染而言，只有直接來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自于光源（直接照明），這些燈光也來自于其他曲面（間接照明）。例如，如果我們光線跟蹤廚房的圖像，則陰影中的區(qū)域應(yīng)當(dāng)以黑色顯示，因為這些區(qū)域不能由光源直接照明。但是，我們從經(jīng)驗知道，這些區(qū)域不可能完全為黑色，因為它們也會接收到來自周圍墻壁和地板的燈光。

　　在掃描線渲染和傳統(tǒng)的光線跟蹤（在3dsMaxv5之前的版本）中，間接照明通常是僅通過添加一個任意的環(huán)境光值來實現(xiàn)，而此環(huán)境光與間接照明的物理現(xiàn)象無關(guān)，并且在整個空間中為固定值。因此，掃描線和光線跟蹤圖像通常看起來過于平面化，尤其是在建筑環(huán)境的渲染上，這些建筑環(huán)境通常來說大部分都是漫反射曲面。

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