零基础学习OpenGL(十)--高级光照

       之前有讲过冯氏光照模型,但他在镜面反射会在一些情况下出现问题,特别是物体反光度很低时,会导致大片(粗糙的)高光区域。

       可以看到,在镜面高光区域的边缘出现了一道很明显的断层。出现这个问题的原因是观察向量和反射向量间的夹角不能大于90度。如果点积的结果为负数,镜面光分量会变为0.0。

       当考虑漫反射光的时候,如果法线和光源夹角大于90度,光源会处于被照表面的下方,这个时候光照的漫反射分量的确是为0.0。但是,在考虑镜面高光时,我们测量的角度并不是光源与法线的夹角,而是视线与反射光线向量的夹角。

Blinn-Phong着色模型:

       与冯氏模型非常相似,但是它对镜面光模型的处理上有一些不同,让我们能够解决之前提到的问题。Blinn-Phong模型不再依赖于反射向量,而是采用了所谓的半程向量(Halfway Vector),即光线与视线夹角一半方向上的一个单位向量。当半程向量与法线向量越接近时,镜面光分量就越大。当视线正好与(现在不需要的)反射向量对齐时,半程向量就会与法线完美契合。所以当观察者视线越接近于原本反射光线的方向时,镜面高光就会越强。不论观察者向哪个方向看,半程向量与表面法线之间的夹角都不会超过90度(除非光源在表面以下)。它产生的效果会与冯氏光照有些许不同,但是大部分情况下看起来会更自然一点,特别是低高光的区域。

半程向量:

       只要光线和观察向量相加,再归一化就好。

       vec3 lightDir = normalize(lightPos - FragPos);

       vec3 viewDir = normalize(viewPos - FragPos);

       vec3 halfwayDir = normalize(lightDir + viewDir);

       镜面光分量的实际计算只不过是对表面法线和半程向量进行一次点乘,让点乘结果不为负,从而获取它们之间夹角的余弦值,之后我们对这个值取反光度次方。

        float spec = pow(max(dot(normal, halfwayDir), 0.0), shininess);

        vec3 specular = lightColor * spec;

       Blinn-Phong与冯氏模型区别就是,Blinn-Phong测量的是法线与半程向量之间的夹角,而冯氏模型测量的是观察方向与反射向量间的夹角。Blinn-Phong的镜面光分量会比冯氏模型更锐利一些,因为:半程向量与表面法线的夹角通常会小于观察与反射向量的夹角。所以,如果你想获得和冯氏着色类似的效果,就必须在使用Blinn-Phong模型时将镜面反光度设置更高一点。通常我们会选择冯氏着色时反光度分量的2到4倍。

       float spec = 0.0;

       if(blinn)

       {

                vec3 halfwayDir = normalize(lightDir + viewDir);

                spec = pow(max(dot(normal, halfwayDir), 0.0), 16.0);

        }

        else

        {

                 vec3 reflectDir = reflect(-lightDir, normal);

                 spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0), 8.0);

        }

参考自https://learnopengl-cn.github.io

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/jfy307596479/article/details/84658414