¿Por qué la distancia del objeto al ojo es irrelevante en los modelos de iluminación?

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Por ejemplo, en el modelo Phong y el modelo Blinn , la intensidad de la luz no cambia dependiendo de qué tan lejos esté la cámara. ¿Porqué es eso?

shaders lighting shading

— wlnirvana
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Mira un objeto cerca de ti. Ahora aléjese unos metros de él. ¿Cambia su brillo? No. ¿Por qué debería ser diferente en los gráficos por computadora? La única distancia relevante es la distancia a las fuentes de luz.

— LukeG

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@LukeG ¿Por qué eso no cambiará su brillo? Intuitivamente me parece que si estoy lejos de un objeto, la energía total de la luz que llega a mis ojos debería disminuir.

— wlnirvana

Entiendo lo que dices. Hice una búsqueda y encontré un gran artículo sobre este tema. Publiqué una respuesta con el enlace y un resumen del mismo.

— LukeG

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Después de estar inicialmente desconcertado acerca de esta pregunta, porque me pareció natural que los objetos no cambien su brillo dependiendo de la distancia al ojo (o cámara), sino solo dependiendo de la distancia a la fuente de luz, hice una búsqueda rápida en Google y Encontré este gran artículo . Se trata de este tema exacto en la fotografía y explica por qué la distancia entre el objeto y la cámara no es relevante.

Para resumirlo: Sí, la energía que llega disminuye proporcionalmente 1/r². Pero considere esto: a medida que aumenta la distancia, el objeto también parece más pequeño, así como proporcional a 1/r². Si bien tiene menos energía de llegada, también cubre un área más pequeña de su campo de visión. Esos dos efectos se cancelan mutuamente. Por lo tanto, la distancia objeto-cámara no influye en el brillo percibido.

— LukeG
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Esa es una pregunta resuelta mirando las unidades físicas.

La irradiancia (vatios por metro cuadrado) en todo el objeto determina su iluminación, esta unidad varía con la distancia entre el objeto y la luz porque la "superficie subtendida" disminuye 1/r²con la distancia.
(El flujo radiante (W) de la luz es constante)

Para simplificar, imaginemos un caso en el que la luz está en la posición de la cámara y estamos viendo un disco blanco. El resplandor del disco es la luz emitida por su superficie considerando nuestro ángulo de visión: en vatios por esteradio por metro cuadrado.

La radiación es necesariamente menor que su irradiación si el material es difuso. Porqué es eso ? porque la cámara solo subtiende un pequeño ángulo de las direcciones totales de reemisión; mientras que el disco vuelve a emitir su energía en 2πSteradian (hemisferio).

Entonces el resplandor visto por la cámara es irradiance / 2π. Como puede ver, no depende de la distancia entre el objeto y la cámara. Ahora, la radiancia es una unidad por metro cuadrado, lo que significa que define la "intensidad de la luz" por área, por lo que, cuando se discretiza, significa que es el valor de píxel :)

Espero tener razón, esto siempre es confuso.

— v.oddou
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