光照模型

Posted 2020-12-09 winsons

漫反射

兰伯特光照模型

(c_{diffuse} = (c_{light} cdot m_{diffuse})max(0,hat{n} cdot hat{l}))

(m_{diffuse})是材质的漫反射颜色
(c_{light})是光源颜色
(hat{n})是表面法线的单位向量
(hat{l})是指向光源的单位向量
把(hat{n} cdot hat{l}的结果截取至0是因为要防止物体被从后面来的光源照亮)

半兰伯特光照模型

(c_{diffuse} = (c_{light} cdot m_{diffuse})(0.5(hat{n} cdot hat{l}) + 0.5))

通过这样的方式，我们可以把(hat{n} cdot hat{l})的结果范围从[?1，1]映射到[0，1]范围内。也就是说，对于模型的背光面，在原兰伯特光照模型中点积结果将映射到同一个值，即0值处；而在半兰伯特模型中，背光面也可以有明暗变化，不同的点积结果会映射到不同的值上。
需要注意的是，半兰伯特是没有任何物理依据的，它仅仅是一个视觉加强技术。

高光反射

Phone光照模型

(c_{specular} = (c_{light} cdot m_{specular})max(0, hat{v} cdot hat{r})^{m_{gloss}})
(hat{r} = 2(hat{n} cdot hat{l})hat{n} - hat{l})

(m_{gloss})是材质的光泽度，也被称为反光度，它用于控制高光区域的“亮点”有多宽，(m_{gloss})越大，亮点就越小。
(m_{specular})是材质的高光反射颜色，用于控制该材质对于高光反射的强度和颜色。
(hat{r})是光线的反射方向。

Blinn-Phone光照模型

(c_{specular} = (c_{light} cdot m_{specular})max(0, hat{n} cdot hat{h})^{m_{gloss}})
其中：
(hat{h} = frac{hat{v} + hat{l}}{left|hat{v} + hat{l} ight|})

Blinn-Phone模型为了避免了计算反射方向(hat{r})，引入了一个新的向量(hat{h})，它是通过对(hat{v})和(hat{l})取平均再归一化得到的。