辐射度量学（Radiometry）是有关电磁辐射的计量、计算的科学，可见光也属于电磁辐射的范围内，所以辐射度量学适用于可见光的表示、测量和计算。我们使用辐射度量学衡量光照和着色，是符合现实中物理定律的，在是物理上完全正确的模型。
引入辐射度量学的原因： 1. 传统Blinn-Phong模型计算着色是基于经验的，无法得到符合真实物理的效果。 2. whitted-style光线追踪对于漫反射物体着色时就使用了Blinn-Phong模型，同时whitted-style光线追踪也不符合能量守恒。
辐射度量学的物理量
辐射能量 Radiant Energy、 辐射通量 Radiant flux
辐射能量（Radiant Energy）Q：是电磁辐射的能量，单位是焦耳
，在图形学计算中很少使用。
辐射通量（Radiant Flux），也称为辐射功率（power），符号
，单位瓦特
或流明
。我们通常使用辐射通量来描述光线亮度(颜色)。
立体角
- 弧长、弧度与角度
平面角（Angle）是二维空间的角度，等于对应的弧长
除以半径
，即为平面角的角度。圆周上平面角的总和为
。
- 立体角
立体角（Solid Angle）是三维空间中的球面角度，等于对应的球面面积
除以半径
。
立体角.png - 微分立体角
是球面空间上一个方向上的单位立体角，为了描述这个方向，需要用到俯仰角
。我们知道立体角是球面面积除以半径的平方，于是微分立体角就是球面微分面积除以半径的平方。而球面微分面积恰恰可以通过俯仰角的微分增量
对应的弧长
和水平方位角的微分增量
对应的弧长
，相乘近似求得。
微分立体角.jpg
辐射强度 Radiant Intensity、辐照度 Irradiance、辐射 Radiance
- 辐射强度
辐射强度（Radiant Intensity）是从光源出发，每单位立体角上的功率（亮度）。
由于整个球面上功率的积分即光源的功率，所以对于各向同性的点光源有：
- 辐照度
辐照度（Irradiance）是入射投影到单位面积上的功率（光照、辐射通量），符号，单位勒克斯
。
辐照度与辐射入射角度有关，相当于光线投影到单位面积上的功率，所以适用余弦定律——表面辐照度与辐射传播方向和表面法线的夹角余弦值成正比。（我们由此也能得知，Blinn-Phong中漫反射的亮度计算中需要考虑光线与表面的夹角的理由）
余弦法则.png
由于辐照度是单位面积接收的功率大小，所以对于同一面积，距离点光源的距离远近会影响接收的功率大小。例如，对于各向同性的点光源，在距离为1的单位面积上的辐照度为；而在距离为2的单位面积上的辐照度为
。这就是辐照度距离衰减。
辐照度衰减.png
- 辐射
辐射（Radiance）是描述光在环境中分布的基本场量，符号为，单位尼特
。辐射描述了每单位立体角、每单位垂直面积的功率，它同时指出了辐射的方向与接收表面的大小，从而得到亮度，可以描述发射、反射、投射或接收的辐射功率。（注意：这里的面积与辐照度不同，辐照度的面积只是单位面积，而辐射的面积是单位垂直面积，是假定与辐射传播方向垂直的，关系上来说，
，
为表面法线与辐射方向的夹角）
进一步计算，我们可以得到：
辐射与辐照度.jpg
由此可知，单位面积的辐照度为对正半球的所有辐射的投影的积分。这公式也说明了，单位面积所接收的亮度（功率），是由正半球所有辐射的贡献求和得到的。我们对一点计算着色，就是在对这一点的正半球所有光线计算贡献并求和。
