交互式计算机图形学：第五章 光照和明暗绘制

第五章 光照和明暗绘制

1. 光照的一些概念

   –从光源照射到物体的光传递了反射（Reflective）光【包括漫反射（Diffuse）和镜面（Specular）反射】，透明（Transparent）光和吸收（Absorptive）光

2. 照明模型

   –局部照明模型（Local Lighting Model）中所有的光都来自场景中定义的光。模型中的可见光由三个部分组成：环境（Ambient）光、漫反射（Diffuse）光、镜面反射（Specular）光
   A）环境光：总环境光A是场景定义的环境光照L0加上各个环境光的总和。各个光的贡献来自环境光LA和材料的环境光反射系数CA。公式如下：
   $A = L_{0} + \sum_{lights}^{}(L_{A}*C_{A})$A=L0​+lights∑​(LA​∗CA​)
   B）漫反射光：反射出去的光线强度既依赖于材质，也依赖于光源相对于表面的位置（根据Lambert定律，只有入射光线的垂直分量出对照明起作用）。各个光的贡献来自光LD和材料的漫反射系数CD。公式如下：
   $D = \sum_{lights}^{}L_{D}*C_{D}*(L \cdot N)$D=lights∑​LD​∗CD​∗(L⋅N)
   C）镜面反射光：依赖于眼睛向量V和反射光向量R的夹角，也依赖于材料的高光（Shininess）系数k。公式如下：
   $S = \sum_{lights}^{}L_{S}*C_{S}*(V \cdot R)^k$S=lights∑​LS​∗CS​∗(V⋅R)k
   D）用到的四个向量：光源向量（I）、观察向量（V）、法向量（N）、反射向量（R）
   – Blinn-Phong 光照模型
   

3. 光照属性

   –光源类型
   
   A）平行光源：当光源距离更远时，s的变化变得不那么明显；光线的方向是从物体到光源。
   B）聚光灯：定义定义聚光灯（点光源）需要光源位置P，光源方向D，cutoff ө，dropoff d（决定了发光强度随着Φ的增大而衰减的速度）
   
   –光照衰减
   

4. 着色（Shader）

   –基本概念：
   A）着色是计算图形对象（尤其是多边形）各部分的颜色
   B）OpenGL提供均匀和平滑着色

   –着色类型：
   A）均匀（Flat or Constant）着色：每个多边形只需要进行一次明暗计算，并且多边形上个所有点的颜色都相同。虽然这种方法高效，但表面粗糙
   B）平滑（Smooth）着色：对多边形的每个顶点进行着色计算。对共用一个顶点的多边形的法向量取平均值，把归一化后的平均值定义为该顶点的法向量
   

   C）Phone着色：在多边形内对法向量进行插值，公式和平滑着色相似，Color换成对应点的向量