本发明公开了一种基于模态光照明的材料反射特性表征和渲染方法。该方法包括：使用半球正交函数将入射光照按模态分解,获得模态强度；将模态光照明下的材料反射特性按入射光照模态强度进行叠加；获得总的反射光分布。本发明的方法将材料的反射特性记录为“模态光照明”下的反射分布,并采用半球正交函数将反射特性分解后记录成一个二维矩阵,从而使材料反射特性表征和渲染过程非常高效。