Graphics 在3D渲染引擎中，我应该使用什么单位进行照明？

在阅读有关渲染、图形处理、照明等方面的学术论文时，我发现提到并使用了各种各样的单元

例如，似乎使用每平方米烛光（cd/m^2），表示亮度。但是，使用瓦每平方米（W/m^2），这意味着辐照度。其他论文提到了辐照度、亮度、照度等，但似乎并没有使用照明计算的通用表示。那么，在实施所有这些文件的过程中，如何确保这些计算能够“很好地”协同工作呢

更令人困惑的是，大多数关于自适应色调映射的论文似乎完全放弃了单位，只是建议像素（称为亮度）以对数格式（分贝）渲染。没有参考强度/功率，分贝是无用的

这就引出了一个问题，一个像素代表什么单位？当我通过平均像素的对数亮度来计算场景的“平均亮度”时，我到底在计算什么？该术语表示被照亮的区域和光源的立体角。这又引出了两个问题：“点源的立体角是多少？”“像素的面积是多少？”

所以我的问题是,，

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3d图形引擎中的照明应使用什么单位来表示，以允许对各种光源（从微弱的星光到明亮的阳光）进行适当、校准的亮度控制，这个单位与单个像素的亮度有什么关系？

亮度的国际单位制是最基本的单位，因此，如果你想表示实际的物理量，很难反对使用它。至于该单元如何与单个像素的亮度相关，该亮度将是像素观察区域中表示的照明源的该部分的亮度的函数，并与引擎计算的场景中其他地方的贡献相结合，这可能完全取决于渲染器。

简而言之：以每平方米

坎德拉测量的辐射度（
cd/m^2
）是合适的单位


不那么简单：计算机图形学通常关注的是人们认为事物应该是什么样子。描述这一点的单位是：


“光通量”的测量单位为
流明
，或
lm
，其定义与特定波长下光的总辐射功率（单位为
瓦
）成比例
“发光强度”的测量单位为
坎德拉
，或
cd
，可定义为
每立方米流明
（
lm/sr
）

直观地说，当你把同样数量的能量分散到一个更大的区域时，它的亮度就会相应地降低。这将产生另外两个数量：


“辐照度”是单位面积的光通量。它是以
lm/m^2
为单位测量的，并且与
W/m^2
成比例
“辐射度”是单位面积的发光强度。它以
cd/m^2
或
lm/（sr.m^2）
为单位测量


现在，回答您的问题：

每个像素表示与相机的有限立体角，以
steradian
测量。在问题的上下文中，相关区域是正在渲染的对象的区域

辐亮度（以cd/m^2测量）表示表面亮度，并具有独特的特性，即沿任何无障碍观察路径不变（这使其成为渲染引擎最合适的数量）。每个像素的颜色表示该像素占据的立体角上的平均亮度

请注意，根据定义，点源不占用任何立体角；从技术上讲，它的光芒是无限的。不过，它的辐照度是有限的，从技术上讲，它只能对给定的像素值产生有限（如果可能很大）的影响。在任何情况下，如果要直接渲染点源，则需要将其与面源区别对待，并处理除辐射度以外的量在给定光线上不是不变的问题

当Jensen等人的论文“基于物理的夜空模型”在各种照明源的表格中使用与辐照度相关的
W/m^2
时，我猜他们的目的是描述他们在整个夜空中的平均相对贡献，从任何视觉细节中抽象出来

最后，请注意，真正基于物理的模型需要在可观察光谱上进行集成，以便评估亮度和颜色。因此，此类模型必须从可见光波长上的
瓦特分布开始，并使用标准人类比色模型来评估
流明
辐射的国际单位制是瓦特每平方米，与人类感知无关？我想你指的是亮度，它是cd/m^2，是根据人类的感知调整的？我感到困惑的是，所代表的区域是什么？如果我有一个10 cd/m^2的像素，那么平方米的测量值是多少？类似地，如果我放大一个源，使其覆盖更多像素，那么如何将场景的亮度更改为自适应色调映射器？假设你想要相同的平均亮度，而不考虑光源覆盖的像素数。对不起，我的单位部分来自CG文献，部分来自色度/物理参考。我将重新检查我的参考资料，并找出如何在一点时间内改写答案……如果你有一个有限光圈的相机，
m^2
将指其光圈的面积。一个理想化的CG相机，当光圈缩小到零时，会考虑局部光分布的极限，而不必担心衍射和光子统计等小问题……那么，如果我