Basic radiometry (辐射度量学)[[toc]] 为了正确描述光照的属性，需要引入辐射度量学辐射度量学（

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为了正确描述光照的属性，需要引入辐射度量学

辐射度量学（Radiometry）：用于衡量光照的系统和单位，它能够精确测量光的空间特性、描述光线的物理性质，在物理上更准确地进行光照计算

[1]辐射能量和通量（功率）

Radiant Energy（辐射能量）

定义：辐射能是电磁辐射的能量。它以焦耳为单位，用符号表示:

Q[J=Joule]

Radiant Flux辐射通量

定义：辐射通量(功率)是单位时间内发射、反射、传输或接收的辐射能量。

\Phi \equiv \frac{\mathrm{d} Q}{\mathrm{d} t}\ [\rm{~W}=\mathrm{Watt}\ ]\ [\ \rm{lm}=\rm { lumen }\ ]^{*}

类似于物理中的功率，所以一般用辐射通量来衡量光照的强度

[2]单位立体角

立体角可以说是弧度制的扩展，将二维上的单位扩展到三维上

单位立体角即为一个点在单位球面上的投影

在这里插入图片描述

最大弧度为2派，最大立体角为4派

立体角的国际制单位是球面度（steradian，sr）。立体角有一个非国际制单位 平方度，1sr = (180/π) square degree

那么对于单位立体角，也就是取物体表面上的单位面积在这里插入图片描述

这里只需要直到单位立体角的公式dw即可

[3]Radiant Intensity辐射强度

定义：辐射强度是点光源发出的单位立体角功率

在这里插入图片描述

一个接近生活的例子：

在这里插入图片描述

lumens：流明

这里假设这个灯向任意方向发出的光/辐射是一样的，那么就可以直接代用上面的公式进行求解其任意方向的Intensity（注意其单位为candelas）

[4]Irradiance辐照度

定义：辐照度是单位面积入射到表面点上的功率

注意和Intensity的区别，Intensity定义的是每个立体角上，而Irradiance定义每一个面积上

在现实世界中也就是衡量光源和衡量物体吸收光程度的关系在这里插入图片描述

这里指的是垂直照射的功率。如果不是垂直，那么就需要进行一个投影（乘以入射向量与表面法向量夹角的余弦 $\cos{\theta}$ ）。

表面辐照度与光线方向与表面法线夹角的余弦成正比

在这里插入图片描述

那么可以使用该Irradiance的概念对之前的进行纠正

在这里插入图片描述

也就是说并不是Intensity在衰减，而是Irradiance在衰减

[5]Radiance辐射率

是用来描述光线的属性的
渲染就是计算辐射率

定义：每单位立体角、每单位垂直面积(投影)的功率，很像是Intensity和irradiance的结合。它同时指定了光的方向与照射到的表面所接受到的亮度，所以这个是最常用的。在这里插入图片描述

L(p,w)=\frac{dE(p)}{dwcosθ}=\frac{dI(p,w)}{dAcosθ}

Irradiance vs. Radiance

这两则用的非常多，使用这里着重理解：

Irradiance 辐照度: 面积 dA 接收的总功率
Radiance: 从方向dω接收到的面积为dA 的功率

在这里插入图片描述

也就是说Irradiance就是把来自四面八方的radiance把它门积起来

[6]双向反射分布函数BRDF

根据上面的辐射度量学的知识，现在我们以一种新的方式看待反射。

把仿射看出是来自某一个方向的一个radiance照射到物体表面上一单位面积点，能量 (irradiance) 被表面吸收了，接着表面再将这能量以光线的形式 (辐射率 radience) 向着不同方向发射出去(具体方向得看是什么反射，如果是镜面反射则将全部能量向一个方向发出去，如果是漫反射，则向四面八方发射）。

在这里插入图片描述