3D渲染-著色-Blinn-Phong Mode

一、總體回顧

1624171609036-a9af279a-c019-49e7-9109-9925e64afa99.png

二、問題

下圖中左圖:每一個正方體顏色相同,看起來不真實。需要shading。


1624171840958-f7743cfe-0648-431c-8a75-123b030a0ff7.png

三、著色 Shading

shading:引入明暗不同、引入顏色不同。
shading在圖像學(xué)上定義:對不同物體應(yīng)用不同材質(zhì)。

四、著色模型: Blinn-Phong Reflectance Model

1624172388284-d12bb2dd-c47e-4de3-abaf-2e9f5be9b96c.png

把上圖中的三部分分別都分析表示出來,就可以表示圖中杯子的材質(zhì)。

1、定義

觀測方向、光照方向、法線都是單位向量。


1624172683854-4d60e764-4317-497c-a188-3c5145608328.png

2、漫反射

2.1、漫反射定義

漫反射:光線打到物體表面某一個點,光線會被均勻的反射到不同的方向。


1624173631820-65e69fc3-72ea-4f6e-a11e-90e059eef864.png

當(dāng)物體表面與光照方向有一定夾角時:得到的明暗是不同的。
下圖中間圖,只接收到3根光線,也就會暗一些。
光照方向和法線的夾角,決定了物體表面的明暗。

2.2、朗伯余弦定律(光線接收能量)

朗伯余弦定律:cosθ = l · n 接收到的能量和光線方向與法線方向的夾角余弦是成正比的。


1624173762344-d1a3ec3f-0424-497b-af2f-39560c733de9.png

2.3、光線到達能量

光線在傳播的過程中,考慮單位面積在任何一個位置上所能到達到的能量 是和 光線傳播的距離成平方反比。


1624174519432-5f10fc2d-96e5-4738-a9a8-ace32d0874c2.png

2.4、漫反射數(shù)學(xué)表示

1624175005655-d818a255-a883-48af-b0c3-907d1a27ff2e.png

漫反射結(jié)果與觀測反響無關(guān)。因為漫反射向四周反射信息一樣。

2.5、可視化

漫反射系數(shù)的變化:值越大,越接近全部反射,也就越亮。


1624175190290-3f67d167-76a7-49c3-b033-3d4c0d5fb260.png

3、高光(鏡面反射)

3.1、高光定義

當(dāng)觀測方向與鏡面反射方向接近時,可以看到高光。


1624175623658-d26a72a5-b1d6-4bcf-b87b-67346b6ee45b.png

3.2、高光數(shù)學(xué)表示

為了判斷是否能看到高光,只需要判斷法線方向和半程向量是否接近。使用點乘可以得出兩個向量是否接近。


1624176028005-21848d6f-879f-4b33-ac8f-20cb4efbb549.png

指數(shù)p:向量之間的夾角余弦確實能夠體現(xiàn)兩方向是否足夠接近,但容忍度太高。


1624176473946-f8204500-61da-497a-b2ad-726fc6697906.png

在Blinn-Phong模型中,指數(shù)p通常為100-200

3.3、可視化

鏡面反射系數(shù),表示亮度。
p越大,看到越小的高光。


1624176727152-95185e51-2920-44f8-86ee-983e95fedb28.png

4、間接光照(環(huán)境光照)

假設(shè)四面八方光相同,得出間接光照數(shù)學(xué)表示:


1624176961629-16dd5097-2c49-46de-a371-8d4c65c2be2e.png

通過環(huán)境光照的數(shù)學(xué)表示得出:
1、環(huán)境光跟直接光照方向無關(guān)。
2、環(huán)境光跟觀測方向無關(guān)。
3、環(huán)境光跟法線無關(guān)。
通過以上分析,可以得出,環(huán)境光其實是一個常數(shù)。就是某一種顏色(常數(shù)顏色)。
環(huán)境光作用:保證沒有地方全部是黑色。

5、Blinn-Phong Reflectance Model

環(huán)境光項是一個常數(shù)顏色。
漫反射項與光照和法線反響有關(guān),在光照和法線方向不垂直的時候,會減小。
高光項,只有在很小的地方會產(chǎn)生高光項。


1624178226634-35eab4bd-7a51-4ad0-8089-24e320b0e1dc.png

五、著色局限性

著色不考慮其他點的存在,只考慮著色點。
著色具有局部性,可以看到明暗變化,但是看不到陰影。


1624178539510-bc539107-08fa-4b5f-8c83-18e1a3b57202.png

怎么處理陰影?

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
【社區(qū)內(nèi)容提示】社區(qū)部分內(nèi)容疑似由AI輔助生成,瀏覽時請結(jié)合常識與多方信息審慎甄別。
平臺聲明:文章內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))由作者上傳并發(fā)布,文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點,簡書系信息發(fā)布平臺,僅提供信息存儲服務(wù)。

相關(guān)閱讀更多精彩內(nèi)容

友情鏈接更多精彩內(nèi)容