GAMES101(19节，相机）

相机

synthesis合成成像：比如光栅化，光线追踪，相机是capture捕捉成像，

但是在合成渲染时，有时也会模拟捕捉成像方式（包括一些技术 动态模糊 / 景深等），这时会有涉及很多专有名词，以及计算公式，因此我们要储备摄像机基础知识

针孔相机：

小孔成像，光线打击到物体，从物体反射后的光线从小孔穿过，投射到成像面呈现倒影

思考如果没有这个小孔会成像吗？不能，因为对应成像面的每一个点都接收四面八方来的光线，因此最后的颜色杂乱，如果有了小孔，相当于只接收一个方向的光线，去决定这个成像点的颜色

我们之前模拟的光线追踪相机，就相当于针孔相机，每个成像点（像素中心/采样点）都是特定方向的光线决定的

无法做出景深效果 ，因为不存在焦点，也就是没有特定的物距让成像清晰，而是距离越远越小，并不存在是否清晰，理论上应该是清晰的，但是由于小孔的光学衍射极限等影响，实际并不清晰

（薄片）透镜相机：

光线打击到透镜，投影到sensor

平行光会穿过焦点，通过透镜中心的光线会不改变，通过焦点的光会平行出去

如果光线正好穿过透镜中心，方向不会改变

zo物距，zi像距，f焦距

也就时如果zo越大，zi越小，zo越小，zi越大

Deth of field景深DOF：

根据上面的公式，当f固定，zo固定，那么zi也固定，因此如果蓝色位置面板不在zi的位置，那么图像就会模糊，原本一个点形成圆圈

COC计算圆形的大小：相似三角形，A为透镜高度，和A成正比

当透镜位置不变，物距不变，成像平面不变，透镜/光圈越大，物体越模糊

对于世界物体的位置不同，也会影响在成像平面的COC大小

景深：在COC比较小的范围时，场景中的一段距离，比如coc的大小和像素大小差不多，则图像锐利

这里就是利用本节的其他公式，首先推导出右边的关系，再根据代换，表示DF，DN的景深位置

可以看右边这个图片，近处的酒瓶和远处的酒瓶都很模糊，只有中间的酒瓶是清楚的 

专有名词:

shutter speed快门

控制开放时间（允许光线进入的时间），如果速度越快，开放时间越短，越少的光线进入相机，图像比较暗）可以增大光圈保证图片亮度

运动模糊：当快门打开的时间内，物体产生了运动，光线都会被记录下来，因此图像是模糊的

由于快门打开不可能瞬时发生，需要开盖，因此对于高速运动的物体，会产生一定的扭曲

高速摄影：每秒拍更多的相片，然后通过正常的帧数播放，因此每张照片的快门时间都很少

延迟摄影：用非常慢的速度拍摄照片，同样需要减小光圈保证较少的曝光度

sensor传感器：

存储光能量，记录irradiance，通常以35mm为基准

focal length焦距，focal point焦点：

焦点：平行光线穿过透镜/光圈后，最后汇聚的点为焦点，

可逆性：同样如果从一个点照射透镜，会形成平行光

焦距：平行光穿过小孔/透镜时形成的焦点到透镜光心距离，

下图为小孔成像相机：

Field of viewFOV视场：

看到多大范围，2 * 一半的角度（反正切（h/2f))，h为传感器的高度，f为焦距

反正切：若tanA=1.9/5，则 A=arctan1.9/5；若tanB=5/1.9，则B=arctan5/1.9。

当h不变时，如果f焦距变小，fov变大，且看到的距离越远，成反比

当f不变时，如果h越大，fov越大，成正比

Exposure曝光（图像亮度）：
H = T * E

Exposure = time * irradiance(时间 * 收到的光能量，时间越长能量越多，曝光越高越亮)

光圈

irradiance受光圈大小(aperture孔径)影响（每个时刻接收到多少光，最大为镜头大小，通过f_number / stop（简称FN）控制，f_stop越小光圈越大）

f_number / stop ：焦距 / 光圈直径 == 简称N = F / D(A)        

也就是说想要更清楚的照片，需要C越小，需要f/N值越小，也就是N（f_number值）越大

光圈直径越小，C越小，景深距离越大，大量的拍摄范围都是清晰，否则图片会模糊

光圈越大，景深越小

当f_stop值提高为原来两倍，光圈面积缩小为原来的1/4，因此需要增加shutter曝光时间补偿

f_stop值会影响景深 

ISOgain感光度

后期处理，光能量乘以某个值，可以在任何时刻处理

图像为什么有噪声？因为在一定快门时间，光线的光子数量进入的不够多，就会形成噪声

当iso值增大，同样的增加亮度和噪声，因此会看起来噪声更多

比如我们在夜晚拍照片，调节亮度后，图片是变量，但看到噪声很多

合成渲染方式

属性：成像平面大小，透镜焦距，光圈大小

20光场……