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摘要：探讨3DS MAX中光线追踪、光能传递的基本工作原理、使用方法及应用技巧，通过对场景中物体相互照明的计算来创建更加真实的照明环境。
关键词：光线追踪；光能传递；高级照明；全局照明
中图分类号：TP391.41 文献标识码：A
1 3DS MAX中照明技术概述
3DS MAX中提供了两种照明技术：全局照明(Globalmumination)技术和局部照明(Local lllumination)技术，局部照明技术是一种非完全照明方法，它只考虑从光源照射出来的光线及单独曲面对光的反射或透射，全局照明考虑的是光在物体表面间相互传递产生的间接照明效果，如光照射到物体表面后。有些光线反射到其它对象(含自身)表面上，有些光线被表面吸收(使对象呈现不现色彩和质地)，有些光线则透过表面而照射到其它对象表面等，全局对象比局部照明算法要复杂得多。3DSMAX中有两种全局照明技术：光线追踪和光能传递。
2 光线追踪
我们知道，自然界中物体能在人脑中形成图像，是人的眼睛接受物体表面反射的光子(直接反射或表面多次反射的光子)后形成的，计算机中用摄像机来模拟人的眼睛，屏幕上的象索表示人眼的感光系统，先从摄像出发，通过监视器上的像素，做一条射线，直到它与一个曲面相交(即光子遇见对象表面)，根据对象材质决定该点的亮度(亮度计算要反向追踪一次)、颜色等，这就完成了一次光线追踪，如果相交的曲面有光泽的或透明，这时光线追踪会在反射或透射方向上再执行光线追踪，如果光线遇到的另外曲面仍有光泽的或透明，则重复光线追踪过程。这就是光线追踪算法的实质，它实际上是一种对光线采样的过程，这种照明算法，对光线照不到的对象不会计算，因而这些算法有不足。
3 光能传递
光能传递是解决场景照明的另一种算法，其原理是将场景细分成大量的小多边形，从未射出光能最大的一个小多边形开始，把它射出的光能加到其它所有的小多边形上，之后把未射出光能的小多边形中光能次大的小多边形射出的光能加到其它所有的小多边形上，反复执行这一过程，直到达到指定的精度，光能传递的最终值就记录在各小多边形中。现在光能传递技术都是建立在Stochastic Relaxation rendering(简称为SRR)技术基础上的，常用的有progressive radiosity和wavelet radiositv。
光线跟踪和光能传递算法优点和不足比较如下：
(1)光线跟踪优点：对直接照明、产生阴影、镜面反射和透明渲染效果好、内存利用率高。不足：计算量相当大，灯光数量影响渲染时间；视图改变，必须重新计算；不能计算漫反射。
(2)光能传递优点：计算曲面间漫反射；基本不受视图的约束；提供立即可视的结果。不足：细分小多边形，比原来场景占作更多的内存；图像成像易受影响。
镜面反射或透明不计算。
4 光线追踪与光能传递的使用方法
4.1 光线追踪的使用方法
根据前述分析，由于光线追踪只对光线进行追踪采样，因此对场景的要求不高，只不过需按常规方式建立场景和模型即可，添加标准灯光(也可加光度学灯光)。
具体步骤如下：
(1)打开渲染器对话框，在“选择高级照明”卷展栏中选择“光线追踪”。
(2)设置必要的参数，进行渲染测试，查看渲染情况。
(3)根据渲染情况，调整追踪参数，反复调试，直到得到满意效果。
4.2 光能传递的使用方法
光能传递由于要把场景分成很多小多边形，因此场景中对象的尺寸就非常重要，最好按实际尺寸来建立，光能传递可分为人工模拟和仿真现实两种，仿真现实是指场景中的灯光使用基于物理的光度学灯光(Photometric lights)，自然光要使用IESsun和IES Sky，并将场景中的材质设置与现实中的材质一致。
下面仅以仿真现实为例说明使用光能传递的具体步骤：
(1)在场景中设置光度学灯光，设置曝光类型并渲染场景，调节灯光的位置、强度等。
(2)打开渲染(Rendcrin曲菜单中高级照明(AdvancedLightias)对话框，在高级灯光选项中选择“光能传递”。
(3)在光能传递(Radiosity Parameters)卷展栏中，单击开始(Start)按钮，开始光能传递计算，当计算完成时就能在视图里看到计算结果。
(4)单击“渲染”按钮，对场景进行最终渲染。
5 结束语
由于光线追踪不考虑场景真实的物理数据和尺寸。对模型没有什么要求，一般用来制作室外照明效果，而且渲染速度也较快，使用光线追踪照明，不适制作室外动画，因为会使画面产生闪烁。
光能传递比较适宜室内照明，因为室内场景较小，易于分解，室内光照要细腻、清晰、真实，而光能传递是基于物理方式的照明方法，可以真实再现室内光线照明效果。
关键词：光线追踪；光能传递；高级照明；全局照明
中图分类号：TP391.41 文献标识码：A
1 3DS MAX中照明技术概述
3DS MAX中提供了两种照明技术：全局照明(Globalmumination)技术和局部照明(Local lllumination)技术，局部照明技术是一种非完全照明方法，它只考虑从光源照射出来的光线及单独曲面对光的反射或透射，全局照明考虑的是光在物体表面间相互传递产生的间接照明效果，如光照射到物体表面后。有些光线反射到其它对象(含自身)表面上，有些光线被表面吸收(使对象呈现不现色彩和质地)，有些光线则透过表面而照射到其它对象表面等，全局对象比局部照明算法要复杂得多。3DSMAX中有两种全局照明技术：光线追踪和光能传递。
2 光线追踪
我们知道，自然界中物体能在人脑中形成图像，是人的眼睛接受物体表面反射的光子(直接反射或表面多次反射的光子)后形成的，计算机中用摄像机来模拟人的眼睛，屏幕上的象索表示人眼的感光系统，先从摄像出发，通过监视器上的像素，做一条射线，直到它与一个曲面相交(即光子遇见对象表面)，根据对象材质决定该点的亮度(亮度计算要反向追踪一次)、颜色等，这就完成了一次光线追踪，如果相交的曲面有光泽的或透明，这时光线追踪会在反射或透射方向上再执行光线追踪，如果光线遇到的另外曲面仍有光泽的或透明，则重复光线追踪过程。这就是光线追踪算法的实质，它实际上是一种对光线采样的过程，这种照明算法，对光线照不到的对象不会计算，因而这些算法有不足。
3 光能传递
光能传递是解决场景照明的另一种算法，其原理是将场景细分成大量的小多边形，从未射出光能最大的一个小多边形开始，把它射出的光能加到其它所有的小多边形上，之后把未射出光能的小多边形中光能次大的小多边形射出的光能加到其它所有的小多边形上，反复执行这一过程，直到达到指定的精度，光能传递的最终值就记录在各小多边形中。现在光能传递技术都是建立在Stochastic Relaxation rendering(简称为SRR)技术基础上的，常用的有progressive radiosity和wavelet radiositv。
光线跟踪和光能传递算法优点和不足比较如下：
(1)光线跟踪优点：对直接照明、产生阴影、镜面反射和透明渲染效果好、内存利用率高。不足：计算量相当大，灯光数量影响渲染时间；视图改变，必须重新计算；不能计算漫反射。
(2)光能传递优点：计算曲面间漫反射；基本不受视图的约束；提供立即可视的结果。不足：细分小多边形，比原来场景占作更多的内存；图像成像易受影响。
镜面反射或透明不计算。
4 光线追踪与光能传递的使用方法
4.1 光线追踪的使用方法
根据前述分析，由于光线追踪只对光线进行追踪采样，因此对场景的要求不高，只不过需按常规方式建立场景和模型即可，添加标准灯光(也可加光度学灯光)。
具体步骤如下：
(1)打开渲染器对话框，在“选择高级照明”卷展栏中选择“光线追踪”。
(2)设置必要的参数，进行渲染测试，查看渲染情况。
(3)根据渲染情况，调整追踪参数，反复调试，直到得到满意效果。
4.2 光能传递的使用方法
光能传递由于要把场景分成很多小多边形，因此场景中对象的尺寸就非常重要，最好按实际尺寸来建立，光能传递可分为人工模拟和仿真现实两种，仿真现实是指场景中的灯光使用基于物理的光度学灯光(Photometric lights)，自然光要使用IESsun和IES Sky，并将场景中的材质设置与现实中的材质一致。
下面仅以仿真现实为例说明使用光能传递的具体步骤：
(1)在场景中设置光度学灯光，设置曝光类型并渲染场景，调节灯光的位置、强度等。
(2)打开渲染(Rendcrin曲菜单中高级照明(AdvancedLightias)对话框，在高级灯光选项中选择“光能传递”。
(3)在光能传递(Radiosity Parameters)卷展栏中，单击开始(Start)按钮，开始光能传递计算，当计算完成时就能在视图里看到计算结果。
(4)单击“渲染”按钮，对场景进行最终渲染。
5 结束语
由于光线追踪不考虑场景真实的物理数据和尺寸。对模型没有什么要求，一般用来制作室外照明效果，而且渲染速度也较快，使用光线追踪照明，不适制作室外动画，因为会使画面产生闪烁。
光能传递比较适宜室内照明，因为室内场景较小，易于分解，室内光照要细腻、清晰、真实，而光能传递是基于物理方式的照明方法，可以真实再现室内光线照明效果。