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朗伯模型

朗伯模型是一種表面光照漫反射模型,用於描述理想漫反射表面的反射特性。以下是關於朗伯模型的詳細解釋:

定義:朗伯模型假設物體表面平滑,入射光經過完全漫反射體表面的反射後在所有方向的輻射亮度相同。這意味著漫反射的光強與入射角的餘弦成正比,而與反射方向無關。

BRDF函式:根據朗伯模型,BRDF(雙向反射分布函式)函式值是一個常數,表示為 \( fr(x, \omega_i \to \omega_o) = \frac{\rho}{\pi} \),其中 \(\rho\) 是反照率,即投射到物體表面的能量中被反射的比例。

套用:朗伯模型適用於描述那些在所有方向上以相同強度反射光線的理想漫反射體。例如,白色的紙張或塗料表面在沒有微觀結構的情況下,可以近似為朗伯反射體。

限制:朗伯模型假設物體表面平滑,這在實際情況中可能不成立。許多物體的表面在微觀下是凹凸不平的,這種情況下,朗伯模型的假設可能存在偏差。例如,當繪製相對粗糙的漫反射材質物體表面時,在低解析度下,每個像素可能包含了大量的微表面,此時朗伯模型的假設就不再適用。

改進:為了改進朗伯模型以適應更粗糙的表面,OrenNayar在1994年提出了基於微表面理論的模型。新模型假設物體的巨觀表面由許多對稱的「V」形孔腔組成,每個孔腔可以看作由兩個相對的微表面構成,每個微表面都假設是朗伯模型描述的理想漫反射表面。

綜上所述,朗伯模型是一個重要的物理模型,用於描述理想漫反射表面的反射特性。然而,它也有其局限性,特別是在處理具有微觀結構或粗糙表面的材質時。