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【OpenGL】聚光灯照明 Assignment | 5.3.7.Tiger Shading PS SC BL GLSL

ds 2025/5/9 2:42:21

Assignment：以下 OpenGL 基本照明公式的理解

（提交内容中必须清楚地描述公式中每个变量的含义）

$c=e_{cm}+a_{cm}*a_{cs}+\sum_{i=0}^{n-1}(att_i)(spot_i)[a_{cm}*a_{cli}+(n\odot\overrightarrow{VP}_{pli})d_{cm}*d_{cli}+f(f_i)(n\odot \hat{h}_i)^{s_{rm}}s_{cm}*s_{cli}$

自发光项

$e_{cm}$

材质的自发光颜色，该项表示物体本身的发光颜色，而不依赖于任何光源。

环境光标项

$a_{cm}\cdot a_{cs}$

$a_{cm}$ ：材质的环境光反射系数，表示材质在环境光下的反射能力。

$a_{cs}$ ：场景的环境光颜色，表示环境光对场景的贡献。

点光源贡献项

$\sum_{i=0}^{n-1}(att_i)(spot_i)[...]$

$\sum_{i=0}^{n-1}$ ：表示场景中所有点光源的贡献总和。
$att_i$ ：光源衰减系数，随距离变化的光强度衰减。
$spot_i$ ：聚光灯系数，表示光源能否为聚光灯

环境光部分

$a_{cm}\cdot a_{cli}$

$a_{cli}$ ：第 $i$ 个光源的环境光颜色。

漫反射部分

$(n\cdot\overrightarrow{VP}_{pli} )d_{cm}\cdot d_{cli}$

$n$ ：法线向量，垂直于定点表面的单位向量
$\overrightarrow{VP}_{pli}$ ：从定点指向第 $i$ 个光源的单位向量
$d_{cm}$ ：材质的漫反射系数。
$d_{cli}$ ：第 $i$ 个光源的漫反射颜色。

镜面反射部分

$f(f_i)(n\cdot \hat{h}_i)^{s_{cm}}s_{cm}\cdot s_{cli}$

$f(f_i)$ ：聚光灯衰减函数，表示光源在镜面反射中的贡献。

$\hat{h}_i$ ：半角向量，表示视线与光线方向的角平分线单位向量。

$s_{rm}$ ：材质的镜面反射高光指数，表示镜面反射的锐度。

$s_{cm}$ ：材质的镜面反射系数。

$s_{cli}$ ：第 $i$ 个光源的镜面反射光颜色。

环境光照明

环境光表示场景中均匀分布的基础光照，独立于特定光源，通常模拟间接光源反射的光线。公式中环境光的计算为：

$a_{cm}\cdot a_{cs}$

其中，材质的环境光反射系数 $a_{cm}$ 决定了材质在环境光下的反射成都，环境光颜色 $a_{cs}$ 则是场景中环境光的颜色。

漫反射光照明

漫反射光表示光线在粗糙表面均匀反射，其计算为：

$(n\cdot\overrightarrow{VP}_{pli} )d_{cm}\cdot d_{cli}$

其中，发现向量 $n$ 与光线方向向量 $\overrightarrow{VP}_{pli}$ 的点积决定了光线与表面的角度，材质的漫反射系数 $d_{cm}$ 和光源的漫反射颜色 $d_{cli}$ 决定了漫反射光颜色和强度。

镜面反射光照明

镜面反射光表示光线在光滑表面反射。其计算为：

$f(f_i)(n\cdot \hat{h}_i)^{s_{cm}}s_{cm}\cdot s_{cli}$

其中，聚光灯衰减函数 $f(f_i)$ 决定光源在镜面反射中的衰减程度，法线向量 $n$ 与半角向量 $\hat{h}_i$ 的点积的高次方 $(n\cdot \hat{h}_i)^{s_{rm}}$ 决定了反射光的聚集程度，材质的镜面反射系数 $s_{cm}$ 和光源的镜面反射颜色 $s_{cli}$ 决定了镜面反射光的颜色和强度。