关键点
- Blinn-Phong Reflectance Model
- Specular
- Diffuse
- Ambient
对不同的物体应用不同的材质，不同的材质与光线的相互作用存在不同的方法。
1. Blinn-Phong Reflectance Model
1.1 光源
- Specular highlights 高光反射
- Diffuse reflection 漫反射
- Ambient light 环境光照
1.2 Shading Point
- 所有向量都是单位向量。
- 着色是局部操作，只考虑该点与光的关系，不考虑其他点的影响，所以没有阴影。
1.3 Diffusion Reflection
1.3.1 Lambert's Cosine Law
物理表面法线与光线的夹角影响到了入射光线的量，相应的影响了单位面积的入射光的能量，最终出现不同夹角的亮度不同的漫反射现象。接收到的能量与法线方向和光线方向的夹角余弦成正比。
1.3.2 Light Falloff
光源辐射出的能量在离光源越远的地方能量密度越小，与距离的平方成反比。
1.3.3 Lambertian(Diffuse) Shading
- 取max(0,cos(theta))是因为余弦值小于零没有物理意义。
- 不同材质的点对不同波长有不同的吸收率。定义\(k_d\)为反射率，等于1表明完全反射，等于0表明完全吸收。对于RGB三个通道，分别定义一个反射率。
- 对于漫反射，不同方向的反射光一致，即与\(\vec{v}\)无关。
1.4 Specular
高光是入射光线直接反射，并在反射方向附近区域有一种分布。当观察方向与镜面反射方向接近时，可以观察到高光。
1.4.1 Blinn-Phong
观察方向\(\vec{v}\)与反射方向\(\vec{R}\)接近，可以看作半程向量与法线方向接近。
- 使用半程向量与法线方向的余弦作为相近性程度判断
- 同样有高光反射系数，与能量衰减，但是没有接受部分的比例，这是因为是经验公式
- 使用半程向量可以减少计算量
- 余弦有指数，是因为余弦的容忍度太高，对角度偏转不敏感，相当于认为高光区域很分散，下图中p=64就可以限制高光范围不超过30°，一般采用p>=100。
1.5 Ambient
下面将环境光假设为空间分布的常数，实际上并非如此，与全局光照相关。
1.6 Blinn-Phong Reflectance Model
来源
[1]Games101. 闫令琪