光照模型

漫反射

兰伯特光照模型

\(c_{diffuse} = (c_{light} \cdot m_{diffuse})max(0,\hat{n} \cdot \hat{l})\)

\(m_{diffuse}\)是材质的漫反射颜色
\(c_{light}\)是光源颜色
\(\hat{n}\)是表面法线的单位向量
\(\hat{l}\)是指向光源的单位向量
把\(\hat{n} \cdot \hat{l}的结果截取至0是因为要防止物体被从后面来的光源照亮\)

半兰伯特光照模型

\(c_{diffuse} = (c_{light} \cdot m_{diffuse})(0.5(\hat{n} \cdot \hat{l}) + 0.5)\)

通过这样的方式，我们可以把\(\hat{n} \cdot \hat{l}\)的结果范围从[−1，1]映射到[0，1]范围内。也就是说，对于模型的背光面，在原兰伯特光照模型中点积结果将映射到同一个值，即0值处；而在半兰伯特模型中，背光面也可以有明暗变化，不同的点积结果会映射到不同的值上。
需要注意的是，半兰伯特是没有任何物理依据的，它仅仅是一个视觉加强技术。

高光反射

Phone光照模型

\(c_{specular} = (c_{light} \cdot m_{specular})max(0, \hat{v} \cdot \hat{r})^{m_{gloss}}\)
\(\hat{r} = 2(\hat{n} \cdot \hat{l})\hat{n} - \hat{l}\)

\(m_{gloss}\)是材质的光泽度，也被称为反光度，它用于控制高光区域的“亮点”有多宽，\(m_{gloss}\)越大，亮点就越小。
\(m_{specular}\)是材质的高光反射颜色，用于控制该材质对于高光反射的强度和颜色。
\(\hat{v}\)是视线方向。
\(\hat{r}\)是光线的反射方向。

Blinn-Phone光照模型

\(c_{specular} = (c_{light} \cdot m_{specular})max(0, \hat{n} \cdot \hat{h})^{m_{gloss}}\)
其中：
\(\hat{h} = \frac{\hat{v} + \hat{l}}{\left|\hat{v} + \hat{l}\right|}\)

Blinn-Phone模型为了避免了计算反射方向\(\hat{r}\)，引入了一个新的向量\(\hat{h}\)，它是通过对\(\hat{v}\)和\(\hat{l}\)取平均再归一化得到的。