Ламбертовская отражательная способность - это свойство, определяющее идеальную «матовую» или диффузно отражающую поверхность. Кажущаяся яркость ламбертовской поверхности для наблюдателя одинакова независимо от угла зрения наблюдателя. [1] Более технически, поверхность по яркости является изотропной , и сила света , подчиняется Закон Ламберта . Ламбертианская отражательная способность названа в честь Иоганна Генриха Ламберта , который представил концепцию идеальной диффузии в своей книге « Фотометрия» 1760 года .
Примеры
Необработанная древесина демонстрирует отражательную способность примерно по Ламберту, но древесина, покрытая глянцевым полиуретановым покрытием , - нет, поскольку глянцевое покрытие создает зеркальные блики . Свежевыпавший снег и древесный уголь - это приблизительно ламбертовские поверхности с высоким и низким коэффициентом отражения соответственно [ цитата ] . Хотя не все шероховатые поверхности являются ламбертовскими, это часто хорошее приближение и часто используется, когда характеристики поверхности неизвестны. [2]
Spectralon - это материал, который демонстрирует почти идеальную отражательную способность по Ламберту. [1]
Использование в компьютерной графике
В компьютерной графике ламбертовское отражение часто используется в качестве модели диффузного отражения . Этот метод заставляет все замкнутые полигоны (например, треугольник в трехмерной сетке) отражать свет одинаково во всех направлениях при визуализации. Фактически, небольшая плоская область, повернутая вокруг своего вектора нормали , не изменит способ отражения света. Однако эта область изменит способ отражения света, если она будет отклонена от своего исходного вектора нормали, потому что область освещается меньшей частью падающего излучения. [3] [ требуется проверка ]
Отражение рассчитывается как скалярное произведение вектора нормали к поверхности ,, и нормализованный вектор направления света, , указывая с поверхности на источник света. Затем это число умножается на цвет поверхности и интенсивность света, падающего на поверхность:
- ,
где - интенсивность диффузно отраженного света (поверхностная яркость), это цвет и это интенсивность падающего света. Так как
- ,
где - угол между направлениями двух векторов, интенсивность будет максимальной, если вектор нормали будет указывать в том же направлении, что и вектор света (, поверхность будет перпендикулярна направлению света), а наименьшая, если вектор нормали перпендикулярен вектору света (, поверхность проходит параллельно направлению света).
Ламбертовское отражение от полированных поверхностей обычно сопровождается зеркальным отражением ( блеском ), где яркость поверхности наиболее высока, когда наблюдатель находится в направлении идеального отражения (то есть когда направление отраженного света является отражением направления падающего света. на поверхности), и резко отваливается. Это моделируется в компьютерной графике с помощью различных моделей зеркального отражения, таких как Фонг , Кук-Торранс . и т. д. [ необходима ссылка ]
Другие волны
Хотя коэффициент отражения Ламберта обычно относится к отражению света объектом, его можно использовать для обозначения отражения любой волны. Например, в ультразвуковой визуализации говорят, что «грубые» ткани обладают отражательной способностью по Ламберту. [ необходима цитата ]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ а б Икеучи, Кацуши (2014). «Ламбертовское отражение». Энциклопедия компьютерного зрения . Springer. С. 441–443. DOI : 10.1007 / 978-0-387-31439-6_534 . ISBN 978-0-387-30771-8.
- ^ Лу, Ренфу (2016). Технология светорассеяния для оценки свойств, качества и безопасности пищевых продуктов . CRC Press . п. 26. ISBN 9781482263350.
- ^ Ангел, Эдвард (2003). Интерактивная компьютерная графика: подход сверху вниз с использованием OpenGL (третье изд.). Эддисон-Уэсли . ISBN 978-0-321-31252-5.