经典的光照模型

2016-11-24 08:28:06来源:CSDN作者:u012181898人点击

原理的阐述的过程难免是枯燥的,我们会尽量在逻辑安排和讲解方式上减轻这种感觉。

环境光:从物体表面所产生的反射光的统一照明,称为环境光或背景光。通常我们认为理想的环境光有如下特性:       没有空间或方向性,在所以方向上和物体表面投射的环境光强度是统一的恒定值。
由于环境光给予物体各个点的明暗程度均一样,因此,只有环境光是不能产生具有真实感的图形效果。

环境光是对光照现象的最简单抽象,局限性很大,它仅能描述光线在空间中无方向并均匀散布时的状态。真实的情况是:光线通常都有方向。点光源是发光体的最简单的模型,光线由光源出发向四周发散。还有一种平行光,即光线都从同一个方向照射,通过模拟方向光和物体表面的交互模式,可以渲染出具有高真实感(明暗变化、镜面反射等)的三维场景。

漫反射与Lambert模型:       粗糙的物体表面向各个方向等强度地反射光,这种等同地向各个方向散射的现象称为光的漫反射。产生光的漫反射现象的物体表面称为理想漫反射体,也称为朗伯反射体。
在环境光下的朗伯反射体,可以用公式表示某点处漫反射的光强:
          Iambdiff=KdIa;
其中Ia表示环境光强度(简称光强),Kd(0<Kd<l)为材质对环境光的反射系数,Iambdiff是漫反射体与环境光交互反射的光强。

即使一个理想的漫反射体在所有的方向上具有等量的反射光线,但是表面光强还依赖于光线的入射方向(方向光)。例如,入射光方向垂直的表面与入射光方向成斜角的表面相比,其光强要大的多。即,当方向光照射到朗伯反射体上时,漫反射光的光强与入射光的方向和入射点表面法向夹角的余弦成正比,称之为Lambert定律,并构造Lambert漫反射模型。                     Ildiff=KdIlcos0;Il是点光源强度,0是入射光方向与顶点法线的夹角,称为入射(0<0<90),Ildifff是漫反射体与方向光反射的光强。





       漫反射光照模型顶点着色程序(使用结构体)      struct VertexIn
      {           float4  position: POSITION;           float4  normal:  NORMAL;      };      struct VertexScreen{           float4 oPosition: POSITION;           float4 color       : COLOR;     };     void main_v(VertexIn posIn,                          out  VertexScreen posOut,                            uniform float4x4  modelViewProj,                          unfiorm float4x4  worldMatrix,                          uniform float4x4  worldMatrix_IT,                          uniform float3      globalAmbient,                          uniform float3      lightPosition,                          uniform float3      lightColor,                          uniform float3      Kd){   posOut.oPosition=mul(modelViewProj,posIn.position);
  float3  worldPos=mul(worldMatrix,posIn.postion).xyz;  float3  N=mul(worldMatrix_IT,posIn.normal).xyz;  N=normalize(N);

  //计算入射角方向float3 L=lightPosition-worldPos;L=normalize(L);
//计算方向光漫反射光强float3 diffuseColor=Kd*lightColor*max(dot(N,L),0);
//计算环境光漫反射光强float3  ambientColor=Kd*globalAmbient;
posOut.color.xyz=diffuseColor+ambientColor;posOut.color.w=1;}
                  







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