《The Cg Tutorial》阅读笔记——光照 Lighting

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光照 Lighting

一、常见的几种光照模型

 

二、基本的光照模型

1. 数学公式描述：

表面颜色 = 自发光颜色 + 环境反射颜色 + 漫反射颜色 + 镜面反射（高光）颜色

Surface Color = Emissive Color + Ambient Color + Diffuse Color + Specular Color

 

2. 自发光 Emissive Term

【释义】“自发光”用于描述物体表面在没有光源的情况下散射出的色彩。具有“自发光”属性的物体不等同于光源，它们不具有照亮场景中其他物体的能力。

【数学表达式】

Emissive = K_e

• K_e是材质的发射属性。

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3. 环境 Ambient Term

【释义】“环境”用于描述场景中四处可见、没有特定方向的入射光在物体表面发生散射产生的色彩。

【数学表达式】

Ambient = K_a * GlobalAmbient

• K_a是材质的环境属性。
• GlobalAmbient是场景中环境光的色彩。

 

4. 漫反射 Diffuse Term

【释义】“漫反射”用于描述具有特定方向的入射光在物体表面发生散射所产生的色彩。

【数学表达式】

Diffuse = K_d * LightColor * max(N · L, 0)

• K_d是材质的漫射属性。
• LightColor是漫射光的色彩。
• N是物体表面的单位法向量。
• L是由着色点出发，指向光源的单位向量。

 

5. 镜面反射 Specular Term

【释义】“镜面反射”用于描述具有特定方向的入射光在物体表面发生折射所产生的色彩。镜面光的特点是会随着视点的移动发生改变。

【数学表达式】

Specular = K_s * LightColor * Facing * (max(N · normalize(V + L), 0)^Shininess

• K_s是材质的镜面属性。
• LightColor是漫射光的色彩。
• N是物体表面法线的单位向量。
• V是由着色点出发，指向视点的单位向量。
• L是由着色点出发，指向光源的单位向量。
• normalize(V + L)的结果为V与L的中间向量。
• 当N · L大于0时，Facing = 1；否则Facing = 0。
• Shininess定义了材质表面的光泽度，此值越大越不容易发生镜面反射。