| 球面谐波（Spherical Harmonic，以下简称SH或球谐）对制作渲染来说是非常宝贵的工具，同时在游戏中还是一项常见的设备。但是几乎没有多少人懂得SH以及SH的用法。 球面谐波实际就是数据展示，仅此而已。但就像傅里叶变换一样，SH的数据变换可以在短时间内生成令人难以置信并具有海量数据集的图像——几年前看来似乎是不可能的。SH表现被广泛应用于不同领域。球面谐波（Spherical Harmonic）顾名思义，是一个仅限于球体的基底。它们有被用来解决物理问题如热传导方程、重力和电场方面的，也有被应用于量子化学和物理来模拟原子钟的电子组态。 至于在电脑图形图像中，SH被用来解决： 如建模的散射现象； 体积散射效应； 环境反射； BRDF表现； 图像的二次照明； 基于可控照明渲染的图像； 大气散射等等。 阿凡达效果图 © 2009 Twentieth Century Fox Film Corporation. All rights reserved. 球谐光照（Spherical Harmonic Lighting），根据索尼计算机娱乐的Robin Green在2003年的定义，“是一种可以计算IBL来源的3D模型灯光的技术，使我们能够实时捕捉、二次照明和展示全局照明风格的图像。在2002年的Siggraph上，由Sloan，Kautz和Snyder在论文中作为快速逼真的照明技术介绍给大众。” 在图形界，如果有人说他们用球谐解决了什么问题，这都是一种简单的说法，而际上SH也是什么算法，它只是一种数据表现。举个例子，光辐射传输预计算（Precomputed Radiance Transfer，PRT）则正好是一个使用SHs的算法。尽管SH变得越来越重要，除了TD们以外几乎没什么人懂得什么是SH。人们往往认为SH的使用是非常复杂的，但实际上这通常只是“数学语言障碍”。如果不做计算的话，根本是不可能理解SH的原则——同样，如果不了解复杂的编码数学也是不可能理解MPEG编码的。 最早广泛使用SH的领域之一就是游戏。正如微软的Peter-Pike Sloan在2008年GDC上所说的，“球面谐波可能看起来有点令人生畏，但实际上它们都很直截了当。它们是单位圆上傅里叶基的球型模拟，很容易评估数值。正如应用于信号处理的傅里叶基一样，为了尽量减少可能发生的“振鸣”的人工因素，在截舍傅里叶级数（通常在视频游戏中会这么做）的时候也要非常注意。” 本文在这里主要简单说明了SH的使用范畴，希望能为部分读者简单解答了部分关于SH的问题。下周笔者会简单阐述什么是SH以及维塔数码是如何以惊人的方式推动SH在制作渲染中的使用。 |