光照明模型

1、能量关系
$I_i=I_d+I_s+I_t+I_v$
入射光强=漫反射光强+镜面反射光强+透射光+被物体所吸收的光

2、简单光照明模型模拟物体表面对光的反射作用，光源被假定为点光源，反射作用细分为：镜面反射（specular）与漫反射（diffuse）。
简单光照明模型只考虑物体对直接光照的反射作用，而物体间的光反射作用，只用环境光(Ambient Light)来表示
如：Phong光照明模型

3、理想漫反射
Lambert模型
光源：无向光或者方向光。
模拟效果：入射光线向各方向均匀反射，与视点无关。
漫反射可表示为：
$I_d=I_pK_d*(L\cdot N)$

4、镜面反射
$I_s=k_sI_pcos^n \alpha$
$I_s=k_sI_p(R\cdot V)^n$

5、环境光（ambient light）
模拟物体间的光反射
$I_e = I_ak_a$

6、Phong照明模型
$I=I_ak_a+I_lk_d(L\cdot N)+k_s\sum\limits_{i=1}^{m}[I_{pi}(R\cdot V)^n]$

7、透射光
$I_{pt}=k_tI_{pb}$

8、明暗处理（shading）
（1）flat shading：在一个多边形内采用恒定强度。
（2）gouraud shading：计算网格顶点的光亮度值，通过双线性插值得到网格内部顶点光亮度值。
（3）phong shading：计算网格顶点的法向量，通过双线性插值得到网格内部顶点的法向量，计算各点的光亮度值。

9、全局光照明模型
直接光照+间接光照=全局光照

10、光线跟踪
四种射线：
视线：由视点与像素（x,y）发出的射线。
阴影测试线：物体表面上点与光源的连线
反射光线
折射光线

11、光强的计算
视线V与物体表面交于点P时，视线V上在P点处的总的光强由三部分组成。
（1）由光源产生的直接的光线照射光强，是交点处的局部光强，可以phong照明模型+透射光模型得到。
（2）反射方向上由其它物体引起的间接光照光强，由$I_sK'_s$计算，$I_s$通过对反射光线的递归跟踪得到。
（3）折射方向上由其它物体引起的间接光照光强，由$I_tK'_t$计算，It通过对折射光线的递归跟踪得到

12、光线跟踪的终止条件
（1）该光线未碰到任何物体。
（2）该光线碰到了背景。
（3）光线在经过许多次反射和折射以后，就会产生衰减，光线对于视点的光强贡献很小（小于某个设定值）。
（4）光线反射或折射次数即跟踪深度大于一定值

13、光线跟踪加速
加速数据结构
并行