OpenGL ES 光照计算

光照基础

1.环境光照（ambient）

2.漫反射光照（diffuse）

3.镜面光照（specular）

光照示意图

光照特性

1.发射光：由物体自身发光

2.环境光：在环境中充分散射的光，无法识别方向

3.漫反射光：光线来自某个方向，但在物体的各个方向反射

4.镜面高光：光线来自一个特定方向照射在物体上，然后在物体表面以一个特定的方向反射出去

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材质属性

1.范射属性

2.漫反射材质

3.镜面反射材质

4.反射材质

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光照计算

1.环境光的计算

环境光 = 光源的环境光颜色 * 物体的材质颜色

2.发射光的计算

发射颜色 = 物体的反射材质⾊

3.漫反射光照计算

漫反射光照图解

漫反射颜色 = 光源的漫反射颜色 * 物体的漫发射材质颜色 * DiffuseFactor

DiffuseFactor = max(0,dot(N,L))  （漫反射因子DiffuseFactor 是光线与顶点法线向量的点积）

漫反射因子计算图解

4.镜面光照计算

镜面光照计算示意图

N:平面法线                                                                                                                                                                        

I:入射光线

R:反射光线

E:视线

å:视点与反射光夹角

(ps:镜面光强度与视点位置相关)

镜⾯反射颜色 = 光源的镜⾯光的颜色 * 物体的镜⾯材质颜色 * SpecularFactor

SpecularFactor = power(max(0,dot(N,H)),shininess)

H :视线向量E与光线向量L的半向量

dot(N,H):H,N的点积⼏何意义,平⽅线与法线夹角的cos值

shiniess : ⾼光的反光度

shiniess值对效果的影响

5.光照计算

光照颜色 =(环境颜色 + 漫反射颜色 + 镜⾯反射颜色) * 衰减因子

衰减因子 = 1.0/(距离衰减常量 + 线性衰减常量 * 距离 + ⼆次衰减常量 * 距离的平方)

（PS：距离衰减常量,线性衰减常量和⼆次衰减常量均为常量值）

衰减因子公式图解

6.聚光灯因子

聚光灯夹角cos值 = power(max(0,dot(单位光源位置，单位光线向量)),聚光灯指数)

    * 单位光线向量量是从光源指向顶点的单位向量量 

    * 聚光灯指数，表示聚光灯的亮度程度

    * 公式解读:单位光源位置单位光线向量点积的聚光灯指数次方

聚光灯无过渡与有过渡处理

有过度与无过度效果对比

增加过度计算

聚光灯因⼦ = clamp((外环的聚光灯⻆度cos值 - 当前顶点的聚光灯⻆度cos值)/ (外环的聚光灯角度cos值- 内环聚光灯的⻆度的cos值),0,1)

过渡计算图示

7.光照计算终极公式

光照颜色 = 发射颜色 + 全局环境颜色 + (环境颜色 + 漫反射颜色 + 镜⾯面反射颜色) * 聚光灯效果 * 衰减因⼦