第八章：着色模型

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Blinn-Phong 模型

  • 漫反射
  • 高光
  • 环境光

着色是在某一个点进行计算的，要得到一整张图就需要在不同的位置应用着色，就涉及到着色频率

方向都是指单位向量

本节课

  • Blinn-phong 着色模型

    • 高光和环境光

  • 着色频率

  • 渲染管线

  • 纹理映射

  • 重心坐标

高光

观察方向和镜面反射方向接近的时候，可以看到高光。此时，半程向量也和法线方向接近。

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最早使用 Phong 模型：判断 R 和 v 是否足够接近，但是计算反射方向不好计算，计算量很大，所以后面优化为 Blinn-Phong 模型：判断 n 和半程向量 h 是否足够接近。

这里简化掉了表示光吸收能量的系数（n*l）

指数 p 是为了缩小高光的范围，在 Blinn-Phong 模型里一般取 100-200

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环境光

这里假设任何一个点收到的环境光的强度 I_(a)都是一样的，环境光和光照方向、观测方向都没有关系，是一个常数。（计算真正的环境光远比这个复杂，需要用到环境光照的知识）

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着色频率

着色分别应用在每个面、每个顶点（每个平面有四个顶点，每个顶点计算出法线，每个顶点做一个着色。三个顶点连接成三角形，三角形内部每一个点做插值）、每一个像素上（每个顶点求出法线，每个法线的方向在三角形内部做插值，得到每个像素的法线，再做一遍着色）

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Flat shading

三角形的两条边做叉积得到法线

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gouraud shading

每个顶点求法线，着色后，内部的点通过插值求颜色

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Phong shading
顶点求出法线后，三角形内每个点通过插值求出法线方向，再进行着色

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用哪种着色模型取决于模型的复杂度

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顶点的法线怎么计算：相邻面的法线求（加权）平均

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求出两个顶点法线后，中间的法线插值求出来，需要注意求出来的方向向量都是单位向量。

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图形管线（实时渲染管线）

从一个场景到一张图经历的过程（显卡 GPU 里的操作）

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这个过程是部分可编程（vertex processing 和 fragment processing）的**，**即开发者可以控制顶点和像素是如何着色的，这部分代码就叫做 Shader。

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https://www.shadertoy.com/view/ld3Gz2
GPU 非常适合做图形学里的并行计算

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纹理映射

纹理用来定义着色时各个点的属性**。**

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任何一个三维物体表面都是二维的，这个二维的图形就认为是纹理。

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纹理坐标

三角形每个顶点都对应一个坐标。

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纹理可以被重复多次

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这种重复使用依旧衔接的很好的纹理叫做 tiled textures。

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