ランバート反射

物体の表面がランバート反射するとは、その面に入射する光が散乱することにより、観察者から見たの面の明るさが、観察者の視点の角度にかかわらず同じになるということを意味する。より技術的に言うと、表面の輝度が視点の角度によらず同じであるということである。たとえば、荒削りのごつごつした木の表面はランバート反射で近似できるが、つやありポリウレタン塗料で塗られた木材はランバート反射とはいえない（見る角度によって鏡面ハイライトが見える)。ごつごつした面がすべて完全なランバート反射をするわけではないが、面の特性が分からないときにはしばしばよい近似になる。ランバート反射はヨハン・ハインリッヒ・ランベルトの名前から名づけられた。

コンピュータグラフィックスでは、ランバート反射はよく拡散反射のモデルとしてよく使われる。この反射は、面の正規化法線ベクトル$\mathbf{N}$と面から光源を指す正規化ベクトル$\mathbf{L}$の内積を使って計算される。そして、この値に面の色と面を照らす光の輝度を掛け算する。

$I_{D}=\mathbf{L}\cdot\mathbf{N}*C*I_{L}$

ここで、$I_{D}$は拡散反射光の輝度(表面の明るさ)で、$C$は色、$I_{L}$は入射光の輝度である。

$\mathbf{L}\cdot\mathbf{N}=|N||L|\cos{\alpha}$

ここで、$\alpha$は2つのベクトル間の角度である。光線ベクトルと面上の点における法線ベクトルとの方向がまったく同じであれば、光の輝度はもっとも高くなる。($\cos{(0)}=1$、つまり面は光の方向に垂直である)。そして法線ベクトルが光線ベクトルに対して垂直であれば、光の輝度はもっとも小さくなる。($\cos{(\pi/2)}=0$、つまり面と光の方向が平行である)。

ランバート反射は普通鏡面反射と一緒に見られ、面上の輝度は光源の角度と観察者の角度が同じになった時にもっとも高くなる。この現象は、フォンシェーディングを用いてコンピュータグラフィックスでシミュレーションできる。

Spectralonは、ほぼ完全なLambert反射を実現できるように設計された材料である。

関連項目

• ランバートの余弦則
• 鏡面反射
• 拡散反射