3d - 用于软件渲染的 3d 彩色材料平面着色算法

Question

我目前正在寻找有关如何在明亮的 3d 场景中获取给定面部的最终平面颜色值的信息。我有一个包含以下 4 种颜色的 Material 类：

环境、镜面反射、漫反射和自发光

我的 Color 类具有简单混合效果的方法，例如加法、乘法等

来自灯光列表、相机位置、材质、面部法线和面部位置。我想使用标准 4 色材料模型使用软件渲染管道计算要填充的面部的最终颜色。

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我假设您想要标准Phong或Blinn-Phong照明模型，固定功能 GL 也使用该模型。

发射项是材料自身发出的颜色（例如在对灯光建模时）。所以它只是增加了最终的颜色。

color = emissive;

环境项模拟由于无限反射光而导致的间接照明计算，因此它不依赖于光的位置，并且几乎无处不在。因此，材料的环境只是乘以光的颜色并添加到最终颜色。

color += ambient * lightColor;

漫反射项模拟标准朗伯反射器，它在所有方向上均等地反射光。它取决于光线方向与表面法线之间的角度，角度越小，光线越多。

lightDir = normalize(lightPos-facePos);
color += dot(lightDir, normal) * diffuse * lightColor;

镜面反射项最终模拟镜面反射表面，将更多的光反射到一个单一的方向（完美的反射方向）。所以它取决于你看脸的方向。此外，反射率取决于另一个描述表面粗糙度的参数（或者实际上它的光泽度，这也是 GL 使用的名称，更高的值会产生更清晰的高光，因此是更“闪亮”）。

viewDir = normalize(cameraPos-facePos);
halfVec = normalize(lightDir+viewDir);
color += pow(dot(normal, halfVec), shininess) * specular * lightColor;

当然，必须为每个光计算环境、漫反射和镜面反射项。

对于没有距离衰减的简单点光源以外的更复杂的灯光，您必须考虑其他事情，但是这个简单的模型应该可以帮助您入门。

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颜色只是加在一起：

ambient + diffuse + emissive + specular

环境是基色。漫反射是材质的颜色乘以光照强度。Emissive 只是添加来创建一些全局照明的错觉。最后一个是镜面反射颜色，它与镜面反射光照计算的结果相乘。

所以它变成：

ambientcolor + diffusecolor * diffuselighting + emissivecolor + specularcolor * specularlighting

根据我的经验，这并不总是您想要的光照模型。为这些颜色指定不同的色调会导致不自然的光照行为，但这就是 OpenGl 和 DirectX 的固定功能管道模型的工作方式。

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