偏离中轴的cos半球积分问题

问题:

如果N与n重合,则就是普通的cos半球积分,地球人都知道结果是pi。

对于N与n不重合的一般情况,稍微麻烦一些。

解法1(同济高数课本的方法,参考同济高数第六版第二册“曲面积分”一章):

解法2(pbrt的方法):

补充1:

需要注意的是,以上两个解法中的(Nx,Ny,Nz)为N在表面切空间中的坐标,如果我们希望结果与空间(坐标系)选取无关,则应该将结果写为:

补充2:

从计算结果可以看出积分值只与N在表面切空间中的z分量有关,即表明N绕n旋转积分结果不变(各向同性),这一点直接看图也能看出来。

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