2022年3月29日 星期二

到達pixel的L

➡️ 目錄


1 pixel大小 = dA


Pixel和dA一樣大
孔洞也和dA一樣大

距離愈遠有更多的dA對pixel貢獻dE

 
 

從物體dA的觀點思考



L dE⊥ / dω -① 

忽略cos(θo)項

dω = dA / R2
L dω = dE⊥ - 意指物體上1個dA貢獻的dE⊥

count代表有多少個dA對pixel有貢獻
count = 1 / dω = R2 / dA

總合為
Σ dE⊥ = dE count  = L
是這樣嗎?

修正:底片正中央的dA


 
ω = Ahole / 12
- 對pixel上的dA來說針孔是多少立體角
ω R2 = Ahole  R2
count = (Ahole  R) / dA 才對

加總所有的dE⊥

不管是使用 ʃ 的方式:

dE⊥ = L (dA / R2)
ʃ dE⊥ = (L / R2ʃ dA = (L / R2A
ʃ dE⊥ = (L / R2A = (L / R2)(Ahole R2) = L Ahole

或是使用 Σ 的方式:

ʃ dE⊥ = Σ dE⊥ = dE⊥ * count

dE⊥ = L (dA / R2)
count = (Ahole R2) / dA 

Σ dE⊥ = dE⊥ * count = Ahole

都會得到

ʃ dE⊥ = Σ dE⊥ = L  Ahole = L ω

當 Ahole = dA

dω = dA / 12
Ahole = L dA = L dω = dE⊥  ≠ L

Finally

針孔相機底片正中央的dA測到的是dE⊥
針孔相機的確需要曝光久一點,才能達到L

根據L的操作型定義

L = dE / dω

我們本來就知道dω是什麼
L dω = dE⊥ 進行一下除法
就得到了 dE⊥ / dω = L

底片上其他的dA

底片上其他dA的立體角ωi
和正中央dA的立體角ω肯定不同

做類似的推導
dE⊥ = L (dA / R2
count = ( cos(θiAhole R2) / dA 
一樣有 Σ dE⊥ = dE⊥ * count = L cos(θiAhole 

More

上面忽略了L的cos(θo)項
也假設所有dA都排成1個平面

2022年3月27日 星期日

pixel上交疊的dE

➡️ 前篇 

涇渭分明?

9塊紫色小格
各自擊中黃色小格的1/9?

紫色1格是dA大,黃色小格也是dA大


以點光源來說
點光源像一個放大的泡泡

泡泡愈大,曲率愈小


曲率愈小, 愈貼平dA

9個紫色小格dA擊中黃色小格時

不是涇渭分明 

每個只擊中1/9

而是互相交疊 

每個都擊中100%

不是擊中的面積變小
而是擊中的面積彼此之間

你中有我 我中有你

100%的100%



真的是這樣嗎?

其實只有在立體角非常小的時候
100%的100%才會成立
上圖經由針孔算出的立體角就非常小

當立體角比較大的時候
比如說,面光源A照射在shading point dAs的情況

每個dA對dAs貢獻對不一樣了
這時就要為每個dA計算各自的dE

Integrals over Area
E = ∫ dE
出處

i = cos(θo) dA / r 2 
dE⊥ = L dωi
dE = cos(θi) L dωi


透視的成因

針孔
因為有「光必需通過針孔」這項限制
幾何上必然會造成物體近大遠小

(針孔實際上並非是1個點、而是有面積的)

2022年3月24日 星期四

回答自己的提問

➡️ 目錄

提問


問題(1)、問題(3)、問題(5.2):

問題(5.2)說的發亮區域不眼精距離變化
是指Diffuse而非高光(Specular)

眼睛看到的Lo不會變弱,是因為 這個


問題(4):

完美鏡面的清況是

Li進入shading Area後,反射 Lo出去
Li = Lo

隨著黃色小書遠離鏡子
眼睛看到的 Lo 不會變弱,也是因為 這個

問題(5.1):

可以用直接光照解釋

 

也可以用半球積分解釋 
半球積分時採樣到面光源的點會隨距離減小 Geogebra

問題(2):

白色筆記本是Diffuse材質
當黃色小書遠離白色筆記本,間接光照的半球積分含蓋的黃光就變少了

shadping point在白色筆記本上
書本離白色筆記本近

書本離白色筆記本遠

另外和鏡面相比
Diffuse還有 1/π 的衰減
Diffuse BRDF = color/π 

2022年3月23日 星期三

What's radiance - L ? ⭐



📑 開場

速覽全局光照


📑 符號

📑 目錄

一、要討論的主題
二、光源 Emitted L
三、Received L
四、渲染方程
五、Diffuse BRDF的謎團 🧐
六、為什麼看見的是L不是E?
七、彩蛋

📑 一、要討論的主題

為什麼E會隨距離衰減
手電筒的燈照牆,手電筒遠離牆,牆會變暗

L卻不隨距離而衰減?
人看牆上的亮度,卻不因為人遠離牆而變弱


左邊眼睛離物件近、右邊離物件遠

📑 二、光源 Emitted L

點光源

傳統工法

  • E = I / R2
  • E擊中dAs = cos(θi) I / R2

錯誤的方法 ❌


面光源

📑 四、渲染方程

📑 五、Diffuse BRDF的謎團 🧐

為什麼我們看到的世界是

這樣的diffuse

而不是這樣的diffuse

📑 六、為什麼看見的是L?

左近右遠
看到L,彩色的世界

亮度不隨距離衰減


左近右遠
偏灰色的世界

亮度隨距離衰減


翻書才發現,CG鼠書早已解釋過
為何到達camera某個pixel的L為定值

2022年3月22日 星期二

面光源的E(irradiance)和dE

➡️ 前情提要 

E是什麼

面光源的E = dΦ / dA = Φ / A
dA的大小是我們自己取的
如果把dA取的大一點,dΦ也會跟著變大
把dA取小,dΦ也會跟著變小

對面光源來說,不管把dA取大還是取小
E都是固定的

L是什麼

Lc cos(θ) = dE / dω 式①

改自 advanced global illumination

怎麼理解Lc cos(θ) = dE / dω 式①

固定dω向外輻射dEω

Lc cos(θ) = dEω / dω

光源向外輻射時R會增加,dω覆蓋的範圍會變大
但同時dEω又不隨距離而變
所以只有部分的dEω,會擊中紫色dA

L看起來不像射線

固定dA向外輻射dEA

Lc cos(θ) = dEA / dωA

由下圖可知
dA沿著射線方向前進時
dωA會變得愈來愈小 - ①

L看起來像射線

對 Lc cos(θ) = dE / dω 式①
移項後2邊同時積分
∫ Lc cos(θdω = ∫ dE
Lc π = E
Lc = E / π 

可以發現!

∫ Lc cos(θdω裡dω取大取小無關
對上圖中不同顏色的dωA進行積分
∫ Lc cos(θdωA =  dEA
∫ Lc cos(θdωA =  dEA
∫ Lc cos(θdωA  dEA
結果都是 Lc π = E
Lc = E / π 
意即Lc不隨距離而變 - ②

移項

對 Lc cos(θ) = dEA / dω移項後
dEA = Lc cos(θdωA - ③

結論

因為
dωA會變得愈來愈小 - ①
Lc不隨距離而變 - ②
dEA = Lc cos(θdωA - ③

所以
dEA會隨著dωA變小而變小

也可以寫成
Le cos(θe) = dEA⤵ / dωA
e 指的是 Emitted