光照与材质

光照现象¶

私以为，光照现象可分为：散射（scattering）、吸收（absorption）和衍射（diffraction）。其他光与物质的相互作用都可拆解成这三种。

而衍射在图形学中接触甚少，因此可认为，光与物质相互作用都是吸收与散射两种现象所作用的结果。

吸收发生在物体的内部，吸收会导致一些光转变为另一种形式的能量并消失。因此，吸收会减少光的能量，但不会影响光的方向。

当光线遇到 光学不连续性（optical discontinuity） 时，就会发生散射。

光学不连续性可能存在于

散射并不会改变光的能量，它只会改变光的方向

光的散射一般又分为反射（reflection）和折射（refraction）

光在传播到不同物质时，在分界面上改变传播方向，由返回到原来物质中的现象，叫光的反射（reflection）

反射又分为三种，图形学中主要考虑镜面反射与漫反射。

分类	说明	对比
镜面反射又称，正反射	呈镜面状反射的波，入射、反射光线与表面呈一样的角度	在表面反射的光
漫反射又称，朗伯反射	平行光线射到凹凸不平的表面上，被反射到各个方向上	光经历透射、吸收和散射出去的光线
方向反射又称，非朗伯反射	介于镜面反射与漫反射之间，其表现为各项都有反射，且强度不均匀，没有规律可寻

光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变

衍射（Diffraction），又称绕射，是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。

光照还有其他现象，但都可以解释成上述现象。

当光线照射物体表面时，会发生散射和吸收的现象

折射进物体内部的光线，在物体内部弹来弹去

入射光经过折射穿过物体后，再次折射出物体的现象，就是光的透射。

被透射的物体为透明体或半透明体，如玻璃、滤色片等等。

光源有三种不同的类型：平行光源、点光源和聚光灯。

在渲染中，通过材质来描述模型的外观。每个材质都和一系列Shader代码、纹理和其他属性联系在一起，用来模拟光与材质的相互作用。

着色，计算某像素颜色的过程。计算需考虑光照、物体的材质等因素。

常见的着色处理方法	简介	说明
平滑着色(Flat shading)	一个三角面一个颜色	若三角面的代表顶点是白色，则整个面都是白色
高洛德着色(Gouraud shading)	根据三个顶点颜色，线性插值出三角面每个像素的颜色	高洛德着色可以为无光泽表面产生合理的结果，但对于强高光反射的表面，可能会失真(artifacts)
冯氏着色(Phong shading)	用着色方程单独求解每个像素的颜色	Phong Shading是考虑如何由三个顶点生成面的颜色。而Phong Lighting Model是考虑物体被光照产生的效果

冯氏着色可以说是三者中最接近真实的着色效果，当然开销也是最大的

问题：是否可以说Phong、Blin-Phong、PBR光照模型的着色处理方法都是Phong Shading