opengl光照 Blinn-Phone模型与实现(opengl光照效果)

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这里介绍的方法，考察从光源发出的光线，这些光线与物体表面相互作用进行建模，这个方法和光线追踪类似，但是只考虑光源与表面之间的一次相互作用。

Phone 模型

phone模型如图所示,使用图示的l,n,r,v四个向量来计算任意点p得颜色值: l是光源入射的方向反向 n是p点得法线方向 r是反射光线方向 v是观察者所在方向，主要考察光源与材质的三种相互作用环境光反射，漫反射和镜面反射

环境光物体表面所有处的环境光强度相同

漫反射一个理想的漫反射表面把光线向所有方向均匀散射，因此，这样的表面在所有观察者看来亮度都一样，不过反射光线的强度既依赖于材质，也依赖于光源相对表面的位置。一个物体的表面是粗糙的话，就会发生漫反射，理想的漫反射表面是如此粗糙，以至于各个方向的反射光强度都相等，称为lambert表面，计算公式如下 Colorlambert=Lcos(n,l) L是入射光强和漫反射系数的乘积，n,l是两个向量，含义之前已介绍

镜面反射

使用了环境光和漫反射后，物体表面已经有明暗变化，但是缺少光泽，图像中缺少的是高光，高光的颜色通常与环境光与满反射的颜色不同，就是光源的颜色，而且，所有得反射光线都在一个方向上，观察者看到的光线强度取决于理想反射器光线反射方向r和观察者方向v的夹角ϕ Colorspec=Lcosα(r,l) 其中,α是高光系数，α无限大代表镜面

改进的Phone模型(Blinn-Phone模型)

在phone模型中，计算镜面光成分需要计算r向量，计算r*v夹角现在用h和n夹角代替。 h=l+v|l+v| n和h的夹角是r和v的夹角的一半，个人简单证明，当5个向量共面时 cosψ=nl+v|l+v|=n∗l+n∗v|l+v|=cosθ+cos(θ+ϕ)|l+v| 2cos2ψ−1=(cosθ+cos(θ+ϕ))2−1−cos(2θ+ϕ)1+cos(2θ+ϕ) 经过漫长化简路之后可得，上式中分子为cosψ(1+cos(2θ+ϕ)) 即证明cos2ψ=cosϕ 这样就无需计算向量r，不过采用另外一个高光系数

我使用opengl进行测试，使用系数: light 0 5 1(位置) 0.6 0.3 0.0 1.0（颜色） ambient 0.2 0.2 0.2 1 diffuse 0.2 0.2 0.2 1 specular 1 1 1 1(三者皆为颜色) shininess (高光系数) 效果如下: 我时在fragment shader中进行的光照计算, 代码如下

vertex shader如下；

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