计算机图形学基础学习笔记-光场、颜色和感知

全光函数

\[P(\theta,\phi,\lambda,t,V_x,V_y,V_z) \]

记录了在某个位置，往某个方向看，在某个时间，某种颜色的的光的强度

其中\(\theta,\phi\)决定了看的方向，\(\lambda\)决定光的频率，也即颜色，\(t\)决定时间，\(V_x,V_y,V_z\)决定了相机位置。

\[P(\theta,\phi,V_x,V_y,V_z) \]

五个变量，了，两个描述了方向，三个描述了起点，这样就描述了一条射线。

在非色散介质中，一个二维的点和一个二维的方向能定义光线。见光场。

一个物体发出的光可以映射到包围盒上。对于摄影机来说，看到的样子是不会改变的。（实际上应该是映射到和摄像机方向垂直的平面上）

光场就是在任何一个位置，往任何一个方向去的光的强度。（实际上听上去和光线就是一个意思，只不过可能是将光线由物体表面发出换到了某个等效平面上发出）

由于三维物体的表面是一个二维的。所以可以从物体表面发出一个二维方向来定义光线。

好处在于，从任何位置看向这个物体，可以用四个变量得到光的信息。

另外，可以把包围盒当成一个发光的盒子，看向这个物体直接查询盒子的光场，而不用考虑物体本身。

如果只采用一个包围盒，则可以用平面上的一个点和其与法线的夹角定义光场。

如果采用两个包围盒(一大一小，大的包含小的)，可以用两个点来描述光场。对于里面的平面上有一个点\((u,v)\)，外面的平面上有一个点\((s,t)\)，连接两点就是光场。

普通的透镜相机记录的是Irradiance，而光场相机通过将传感器上的像素替换为透镜，对不同颜色的光进行分光记录，就能够达到记录光场的效果。也就是记录Radiance。

这样就可以先拍照，在后期处理的时候再聚焦。

缺点：分辨率不足、成本高。

可见光光谱分布在400nm到700nm之间。

可以通过SPD，描述某种东西发出的光在各个波长上的能量。

其具有线性性质。可以直接相加。

颜色是人的感知，而不是某一波长光的属性。

视网膜上的感光细胞有两种，一种是棒状的视杆细胞，感觉光的强度。一种是锥形的视锥细胞，感觉光的颜色。视锥细胞要更少一点。

视锥细胞分为三类：S、M、L；S感知较短波长的光，M感知中间波长的，L感知较长波长的。

不同的人，三种细胞的分布会不一样，差异有时很大。

实际上感知到的光，是每个细胞所能感知的波长范围内，每个波长乘以其强度再相加得到的结果（亦或者积分）。总共得到\(S,M,L\)三个数传输给大脑。

不同的光谱，其进过积分后得到的三个数可能是相同的，也意味着在人看来是同一个颜色。

通过将RGB三种颜色加起来来获得其他颜色。

Gamut是一个原色集生成的所有色度。

不同的颜色空间表示不同范围的颜色，同时也就具有不同的色域。

由色调（各种颜色）、饱和度（决定接近白色还是接近某个特定颜色）和亮度组成