室內家裝設計

室內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的一項技術稱作光線跟蹤。光線跟蹤算法在場景中運動的數以億計的光子中進行識別，我們主要關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，我們只計算構建圖像所需要的信息。要使用光線跟蹤創建圖像，對于計算機屏幕上的每個像素執行下列步驟。

　　光線是通過眼睛的位置反向跟蹤的，通過監視器上的像素，直到它與一個曲面相交。我們從材質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，我們從相交點開始跟蹤光線到環境中的每個光源（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）方向反復執行，直到遇到另一曲面。后續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，則重復光線跟蹤過程，以此類推，直到達到迭代的最大次數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，經過幾何體，然后回到光源。

　　光線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）以及通過透明材質的折射。光線跟蹤的主要不足在于即使對中等復雜的環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的對象上，這些材質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，我們從經驗知道，這些區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境光值來實現，而此環境光與間接照明的物理現象無關，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?？雌饋磉^于平面化，尤其是在建筑環境的渲染上，這些建筑環境通常來說大部分都是漫反射曲面。

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