Games101-系列课程笔记-Lecture-08

Games101-系列课程笔记

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多图警告!

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高光项(Specular Term)

• 物体平面光滑
• 反射方向接近镜面反射方向
• 观测方向与镜面反射方向足够接近的时候(即法线方向和半程向量方向足够接近)，会观察到高光项
  
  上式中max(0,cosα)^p中为什么要加入指数项p呢？
  我们来观察cos^pα随p值增大，函数会发生怎样的变化。
  
  可以看到，cosα容忍度太高。比如当角度为45度时，对于高光项来说，反射强度应该已经十分微弱，但cosα仍有超过0.5的大小，而cos⁶⁴α的函数值下降曲线明显更为陡峭，符合我们的要求。

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环境光照(Ambient Term)

• 接收不到直接来自于光源的光线，是由光源发出的光经过反射或折射间接投射到渲染点形成的
• 假设在环境光照中，任何一个渲染点接收到来自各方向的光强都是相同的
• 环境光照不关心光线从哪个方向照射进来
• 环境光照和观测方向也没关系

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Bling-Phong反射模型公式

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着色频率的三种方式

平面渲染(Flat Shading)

• 求每个平面的法线方向，对平面进行统一着色
• 光滑表面效果不佳

高洛得渲染(Gouraud Shading)

• 先求出三角形三个顶点的法线方向，对每个顶点进行着色，再通过颜色插值填充三角形中每个像素的颜色。

补色渲染(Phong Shading)

• 求出三个顶点的法线方向，通过三角形内部插值得到三角形每个像素的法线方向，根据每个像素的法线对像素着色，因此Phong Shading又称逐像素着色。
• PS: Phone Shading是一种着色频率方式，Blin-Phong Reflectance Model是一种反射模型。

着色频率与顶点个数的关系

• 在顶点个数相同的情况下，着色效果：Phone Shading>Gouraud Shading>Flat Shading
• 随顶点个数增加，三种着色频率的着色效果差距越来越小。因此，在顶点个数很多的情况下，仅采用平面渲染即可达到较好的着色效果。

顶点法线

• 求出与顶点相邻的所有三角形的法线方向
• 计算所有法线的平均单位向量
• 该向量就是顶点的法线

逐像素法线插值

• 重心插值(后续介绍)

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图形管线(Graphic Pipeline)

• 图形管线，又称实时渲染管线
• 图示
  
  
  
  
  
  

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纹理映射(Texture Mapping)

• 每一个三维表面的点都会在一个二维图像(Texture)上找到对应的位置
  
• 同一个纹理可以被使用多次

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参考

[1]. GAMES101_Lecture_08.pdf
[2]. Shirley P , Marschner S R . Fundamentals of Computer Graphics[M]. AK Peters, 2005.