區域性照明（Local Illumination）

這段時間比較忙，距離上一次更新已經有些時日了。

本來想接著寫九的，但是發現後面的內容其實也不多了，就直接接著去了。

通常來說，為了找到一些廉價的光照解決方案，我們需要近似估算Light emitter、BRDF。重要的是在感知框架中評估最終的著色結果，瞭解最終影象中的哪些元素最為重要，從而為這些元素付出更多的努力。

區域光 (Area Light Source)

這裡拿實際商用中的引擎來舉例。

區域光可以當作攝影用的柔光燈（天花板、背光燈），大部分情況下，我們看到的Area Light都是矩形的，例如Unity中的Area Light （baked only）。

可是在實際應用中（這裡特指遊戲開發），我們可能比較少用到這類光源。由於在實現中，Area Light的實現更加昂貴，所以我們實際上更多使用條件主要是基於baked的。所以我們不必太過關注它的效能問題。

環境光 (Environment Lighting)

毫無疑問，Ambient Light是最簡單的Environment Lighting模型。其輻射亮度不隨方向變化且具有一個恆定值。甚至這種Environment Lighting的基本模型也可以顯著的改善視覺質量。不考慮光線回彈的場景看起來非常不真實，在這樣的場景裡面，它的陰影或者背離光線的物體基本上是完全漆黑的。但是這跟我們實際觀察的效應並不相符——物體可能會受到間接光的影響。

光的確切影響取決於BRDF，對於Lambertian表面，無論表面法線

與視線方向

如何，固定的輻射亮度

對於輸出輻射亮度的貢獻都是恆定的。

在著色時，這種恆定的出射輻射亮度貢獻被新增到來自直接光源的貢獻。 對於任意BRDFs的方程等式：

而在以往我們的real-time rendering應用中，一般我們都假定反照率R（v）是一個常量，即認為ambient color

是一個常量，即我們常用的Ambient light的著色方程。

球面與半球函式 (Spherical and Hemispherical Functions)

為了將Environment lighting擴充套件到常量項之外，我們需要有一種方法可以表示從任意方向到物體的入射輻射亮度。

在Lambertian表面，對於儘可能多的每個表面方向，透過儲存預計算的輻射照度函式，可以透過球形函式來計算Environment lighting。

簡單表格格式 (Simple Tabulated Forms)

環境立方體 Ambient cube

球形基 Spherical Bases

透過擬合來近似任意給定的函式。

球面徑向基函式（Spherical Radial Basis Functions）

球面高斯（Spherical Gaussians）

球諧波（Spherical Harmonics）

其他球形表示

半球基 Hemispherical Bases

環境（Ambient）

/

高光（Highlight）

/

方向（Direction）

光能傳遞法線貼圖（Radiosity Normal Mapping）

/

Half-Life 2（Game） Basis

半球諧波（Hemispherical Harmonics）

/

H-Basis

環境貼圖 (Environment Mapping)

在一個或多個影象中記錄球形函式稱為環境貼圖（Environment Mapping），我們通常使用紋理對映來實現表的查詢。這種表現形式是最強大以及最受歡迎的環境照明的形式之一。比之於其他的球形函式，它消耗的記憶體會更多，但實時解碼非常簡單而且快速。此外，它可以表達任意高頻的球形訊號（透過增加紋理的解析度），也可以準確的捕獲任何環境的輻射亮度的範圍（透過增加每個顏色通道的bits），當然，越完美的表達，意味著在其他方面付出了越大的代價，比如解析度導致記憶體膨脹，bits的增多意味著可能降低訪問速度。

經度-緯度貼圖 (Latitude-Longitude Mapping)

球體貼圖(Sphere Mapping)

立方體貼圖(Cube Mapping)

其他投影

基於鏡面影象的光照 (Specular Image-Based Lighting)

雖然Environment Mapping最初是作為渲染映象表面的技術開發的，但它也可以擴充套件為光澤反射，當把這種技術用於模擬無限遠的一般鏡面反射效果時，Environment maps就成了鏡面光探測器 （Specular light probes）。

預過濾環境貼圖 (Prefiltered Environment Mapping)

微面元BRDFs的分積分近似 (Split-Integral Approximation for Microfacet BRDFs)

非對稱及各向異性葉 (Asymmetric and Anisotropic Lobes)

輻射照度環境貼圖 (Irradiance Environment Mapping)

鏡面反射的環境貼圖具有一些共同的屬性，無論它們是未過濾的還是用於鏡面反射，或者它們被過濾並用於光澤反射。 在這兩種情況下，鏡面反射環境貼圖都使用反射的檢視向量進行索引，並且它們包含輻射亮度值。 未過濾的環境貼圖包含入射的輻射亮度值，過濾的環境貼圖包含出射的輻射亮度值。

相比之下，漫反射的Environment maps僅用表面法線

進行索引，並且他們包含輻射照度度。因此，叫做輻射照度環境貼圖。

球諧函式輻射照度(Spherical Harmonics Irradiance)

其他表示法