CS184.1X 计算机图形学导论 第7讲 V1-3 学习笔记

L7V1：OPENGL 着色：学习动机

1.光照的重要性

1）能够真正显示出形状感知的外观；

2）准确的着色和光照对对传达物体的形状非常重要；

3）着色的方式也十分重要：平面着色（GL_FLAT）、平滑着色（GL_SMOOTH）。

2.颜色

1）RGB模式：分为Red、Green、Blue三个通道

2）RGBA模式：OpenGL中常用此模式，A代表着透明度，每个通道占8bit，总共4字节。

L7V2：OPENGL 着色：Gouraud and Phong Shading

1.Gouraud Shading--标准的平滑着色

1）方法：采用线性插值的方法进行平滑着色；

2）变量说明：I₁、I₂、I₃分别为三个顶点的颜色值，I_p为所要求的颜色值，I_a、I_b为横向扫描线上的交点；

3）公式推导：

a.首先沿Y轴方向插值，得到I_a、I_b：

b.在扫描线上沿X轴方向插值，得到I_p：

4）极端情况：当以上公式分母等于0时，该公式无法进行插值；

      解决方法：将模型细化，分割成足够多的三角形。

2.Phong Shading （≠ Phong Illumination）

1）思想：不是对颜色进行插值，而是对法向量进行插值；

2）整个光照计算是逐个像素进行的；

L7V3：OPENGL 着色：光照和着色

1.光源

1）属性：Position、Color;

2）衰减模型：

其中：atten代表光强，d代表距离，k_c、k_l、k_q为常数；

3）常数设置（一般情况下，假设光源不存在能量衰竭）：

a）点光源：（k_c, k_l, k_q）=（0, 0, 1）；

b）线光源：（k_c, k_l, k_q）=（0, 1, 0）；

c）面光源（方向光源）：（k_c, k_l, k_q）=（1, 0, 0），此处忽略光强衰减；

2.材质

1）计算法向量 -->进而计算漫反射、镜面反射的反射方向；需要计算出每一个顶点的法向量；

     一些由GLUT提供的图形，GLUT已经计算好了法向量；

2）着色模式：

A）环境光（Ambient）：即使没有光照射到表面，仍然有光在屋内来回反射，并且产生了漫反射或环境光的感觉；需要设置一个环境光强度，一般来说很小，使不存在黑色的像素；

B）漫反射（Diffuse）：对应粗糙不光滑的表面，如墙壁、地板；光均匀地向各个方向反射；

C）镜面反射（Specular）：对应于光滑的物体；

D）发射光（Emissive）：对应于太阳光等光源，对应于直接看向光源发出的光，而不是反射方向的，在OpenGL中，想看到光源还必须创建光源的几何体；

3.Phong Illumination

1）简单依赖于视点的高光，不基于物理；

 2）思想：a）在镜面反射上，选择视线和反射光线之间进行点积，更进一步，给cos项加上指数来控制表面的光泽度，高光到底有多亮；b）取光源、视线之间的角度的一半，求视线和法向的点积，这样会更接近；

3）Phong Formula

4）Blinn-Phong Formula

CS184.1X 计算机图形学导论 第7讲 V1-3 学习笔记

原文：https://www.cnblogs.com/mzyan/p/9641982.html