学习笔记草稿版——体绘制中的光学模型
体绘制中的光学模型
体绘制技术的主要思路是计算数据场中的全部采样点在投影过程中对屏幕像素的贡献，在彩色图像中，对红、绿、蓝这3个彩色分量会有不同的强度 I 值，我们可以用光学模型来模拟计算着三个颜色不同的强度 I 值。光学模型是用来描述和模拟三维数据是如何产生、反射、阻挡以及散射光线的，并从而计算出全部采样点对屏幕图像最后结果的贡献，它是基于假设连续分布的三维数据场中的单元粒子具有发光、吸收、反射的特性，从而使得光线在通过三维数据场时发生变化。下面描述常见的几种光学模型，并由此得到体绘制方程和显示方程的基本原理。
1.光吸收模型
光吸收模型是光学模型中最简单的一种，这种模型的三维空间中的粒子可以完全吸收射入光线，从而无反射和发光功能。可以用下式说明：
式中，s 为光线投射方向的长度参数，I(s)是距离s处的光线强度，是光线强度的衰减系数，
是光线进入三维数据场时的光线强度。
2.光线发射模型
在三维空间数据场及悬浮状物质的可视化中，三维空间小粒子均具有吸收、反射或发射光线的功能。对于特别情况下，在火焰、高温气体等场的可视化中，可以认为小粒子是很小的和透明的，但是发射的光线却很强。此时我们可以认为这种小粒子具有发射光线的功能，可以用下式描述这种发光现象：
式中，为光源项，
为出示光强度值，s 为沿光线射入方向的长度参数，I(s)是距离s处的光线强度。
3.光线吸收与发射模型
光线吸收与发射模型是把光线吸收模型与发射模型有机地结合起来，比较客观地反映了光线在充满粒子的三维空间中的综合现象，这种光线吸收与发射的复合现象可以用下面的式子描述：
上式中C为发光强度，1-T(D)表示不透明度，T(D)表示背景光与所赋颜色值C在透明度T(D)作用下的合成纸。
