光類比基礎(1) 基本光照模型

 

 轉載自：http://blog.csdn.net/ProgramRookie/article/details/4202180

1.基本光照模型:

sufaceColor = emissive + ambient + diffuse + specular

以下是公式各個項的解析:

(1)emissive放射光

    它是獨立於所有光源的,是單純由物體材質產生的光(說句廢話,不能作為光源照亮其他物體,其實在shader實現裡很明確)

    emissive = Ke;

    這個公式明顯可以看出,光照顏色完全取決於材質

(2)ambient環境光線

    它也是獨立於單一光源的,畢竟環境二子,應該體現了這個概念只與物體所在的環境有關,可以想象成其他光經過多次折射後就造成了物體四面八方受到了同等強度的光.

    ambient = Ka * globalAmbientLightColor;

    這個公式表示了頂點的顏色取決於自身材質與環境光線.

(3)Diffuse漫反射

    它與一個獨立光源相聯絡,它對於人的眼睛位置來說無關,與燈的位置有關,因為一塊粗糙的黑板,無論你在哪個角度看某個點的光強都是一樣的,但是如果移動光源就不一樣了,光源越相比某點越傾斜,某點接受的入射光越少.

    diffuse = Kd * max( N*L, 0 ) * lightColor;

    這個公式多了一個max( N*L, 0 )概念,也這裡是表示點的法線與光的入射角的夾角越小,光越強( max函數是為了表示如果照在頂點背面,那麼就應該沒有光照 ).

(4)Specular鏡面反射

    與漫反射不同,鏡面發射的反射光集中於一個地區,如果眼睛越離開這個地區去觀察受光點,那麼光照作用就越不明顯.而且,表面光澤度越好的物體,高光區越少(也就是反射光越集中).

    specular = Ks * lightColor * facing * pow ( ( max( N * 眼睛與入射光到點的中間向量, 0 ) ), shininess );

    公式難理解的就是為什麼用pow ( ( max( N * 眼睛與入射光到點的中間向量, 0 ) ), shininess )來類比高光區的效果,我的理解是,眼睛能觀察到的光在入射光根據頂點法線的反射光附近最強,也就是說眼睛帶頂點與入射光的中間向量與法線的點積越小,光的強度越大.至於為什麼要用shininess次方,純粹是為了控制高光地區的大小,因為shininess越大,則隨著夾角增大光強下降越快,那麼高光地區就越大,反之越小.