【转】Phong和Blinn-Phong光照模型

来自：http://www.cnblogs.com/bluebean/p/5299358.html

Phong和Blinn-Phong是计算镜面反射光的两种光照模型，两者仅仅有很小的不同之处。

1.Phong模型

Phone模型计算中的一个关键步骤就是反射向量R的计算：

上图中的位于表面“下面”的向量 ‘I’ 是原始 ‘I’ 向量的拷贝，并且二者是一样的，现在我们的目标计算出向量 ‘R’ 。根据向量相加原则，向量 ‘R’ 等于 'I' + 'V'，‘I’ 是已知的，所以我们需要做的就是找出向量 ‘V’。注意法向量 ‘N’ 的负方向就是 ‘-N’，我们可以在 ‘I’ 和 ‘-N’ 之间使用一个点乘运算就能得到 ‘I’ 在 ‘-N’ 上面的投影的模。这个模正好是 ‘V’ 的模的一半，由于 ‘V’ 与 ‘N’ 有相同的方向，我们可以将这个模乘上 ‘N’ （其模为 1 ）再乘上 2 即可得到 ‘V’。总结一下就是下面的公式：

2.Blinn-Phong模型

Phong模型中计算反射光线的向量是一件相对比较耗时的任务，因此Blinn-Phong对这一点进行了改进。

Ks：物体对于反射光线的衰减系数

N：表面法向量

H：光入射方向L和视点方向V的中间向量

Shininess：高光系数

可见，通过该式计算镜面反射光是符合基本规律的，当视点方向和反射光线方向一致时，计算得到的H与N平行，dot(N,H)取得最大；当视点方向V偏离反射方向时，H也偏离N。

同时H的计算比起反射向量R的计算简单的多，R向量的计算需要若干次的向量乘法与加法，而H的计算仅仅需要一次加法。

下面是用cg着色语言书写的Phong和Blinn-Phong的顶点和片段着色程序

Phong_FragmentLighting_v.cg

 1 struct V2F{2     float4 position:POSITION;3     float3 worldPosition: TEXCOORD0;4     float3 worldNormal :TEXCOORD1;5 };6 void Phong_FragmentLighting_v(float4 position :POSITION,7                               float4 normal:NORMAL,8                               uniform float4x4 modelMatrix,9                               uniform float4x4 modelMatrix_IT,
10                               uniform float4x4 modelViewProj,
11                               out V2F O){
12     O.position=mul(modelViewProj,position);
13     O.worldPosition=mul(modelMatrix,position).xyz;
14     O.worldNormal=normalize(mul(modelMatrix_IT,normal)).xyz;
15 }

Phong_FragmentLighting_f.cg

 1 void Phong_FragmentLighting_f(float3 position :TEXCOORD0,2                                float3 normal: TEXCOORD1,3                                uniform float3 globalAmbient,4                                uniform float3 lightColor,5                                uniform float3 lightPosition,6                                uniform float3 eyePosition,7                                uniform float3 Ke,8                                uniform float3 Ka,9                                uniform float3 Kd,
10                                uniform float3 Ks,
11                                uniform float  shininess,
12                                out float4 color:COLOR)
13               {
14                   float3 N=normalize(normal);
15                   float3 L=normalize(lightPosition-position);
16                   float3 V=normalize(eyePosition-position);
17
18                   float3 R=reflect(-L,N);
19                   R=normalize(R);
20
21                   // Compute emissive term
22                   float3 emissive = Ke;
23
24                  // Compute ambient term
25                  float3 ambient = Ka * globalAmbient;
26
27                 // Compute the diffuse term
28                 float diffuseLight = max(dot(N, L), 0);
29                 float3 diffuse = Kd * lightColor * diffuseLight;
30
31                 // Compute the specular term
32                 float specularLight = pow(max(dot(V, R), 0), shininess);
33                 if (diffuseLight <= 0) specularLight = 0;
34                 float3 specular = Ks * lightColor * specularLight;
35
36                 //color.xyz = emissive + ambient + diffuse + specular;
37                 color.xyz=ambient + diffuse + specular;
38                 color.w = 1;
39               }

BlinnPhong_FragmentLighting_v.cg

 1 struct V2F{2     float4 position:POSITION;3     float3 worldPosition: TEXCOORD0;4     float3 worldNormal :TEXCOORD1;5 };6 void BlinnPhong_FragmentLighting_v(float4 position :POSITION,7                               float4 normal:NORMAL,8                               uniform float4x4 modelMatrix,9                               uniform float4x4 modelMatrix_IT,
10                               uniform float4x4 modelViewProj,
11                               out V2F O){
12     O.position=mul(modelViewProj,position);
13     O.worldPosition=mul(modelMatrix,position).xyz;
14     O.worldNormal=normalize(mul(modelMatrix_IT,normal)).xyz;
15 }

BlinnPhong_FragmentLighting_f.cg

 1 void BlinnPhong_FragmentLighting_f(float3 position :TEXCOORD0,2                                float3 normal: TEXCOORD1,3                                uniform float3 globalAmbient,4                                uniform float3 lightColor,5                                uniform float3 lightPosition,6                                uniform float3 eyePosition,7                                uniform float3 Ke,8                                uniform float3 Ka,9                                uniform float3 Kd,
10                                uniform float3 Ks,
11                                uniform float  shininess,
12                                out float4 color:COLOR)
13               {
14                   float3 N=normalize(normal);
15                   float3 L=normalize(lightPosition-position);
16                   float3 V=normalize(eyePosition-position);
17
18                  float3 H=normalize(L+V);
19
20                   // Compute emissive term
21                   float3 emissive = Ke;
22
23                  // Compute ambient term
24                  float3 ambient = Ka * globalAmbient;
25
26                 // Compute the diffuse term
27                 float diffuseLight = max(dot(N, L), 0);
28                 float3 diffuse = Kd * lightColor * diffuseLight;
29
30                 // Compute the specular term
31                 float specularLight = pow(max(dot(H, N), 0), shininess);
32                 if (diffuseLight <= 0) specularLight = 0;
33                 float3 specular = Ks * lightColor * specularLight;
34
35                 color.xyz=ambient + diffuse + specular;
36                 color.w = 1;
37               }

效果对比：

Phong光照模型

Blinn-Phong光照模型

通过简单的对比发现，在相同条件下Blinn-Phong的高光范围要比Phong更大，写实效果Phong光照模型更好。但算法简单，运行速度快是Blinn-Phong光照模型的优点。

posted on 2018-08-14 11:53 时空观察者9号阅读(...) 评论(...) 编辑收藏

【转】Phong和Blinn-Phong光照模型相关推荐

cesium gltf 1.0 2.0的一些扩展
cesium中对于 gltf1.0.2.0中某些扩展需要进行解析,解析的过程是将gltf1.0的格式转换成gltf2.0的格式. 对于解析过程中使用的某些扩展的解释: {"a ...
基础光照-Phong 光照模型
1. Phong 光照模型 1.1 环境光照 Ambient Lighting 1.1.1 实现代码 1.2 漫反射光照 Diffuse Lighting 1.2.1 法向量及实现代码 1.2.2 ...
计算机图形学基础：颜色模型、图像基本知识、Phong光照模型
主要内容: 图形学中的一些重要概念色彩视觉图像和像素三角网格模型光照模型与明暗处理视点变换和视点方向色彩视觉什么是色彩? 色彩是对不同波长的光的能量的感知: 不同波长的电磁波(elect ...
BGRABitmap图像操作9c：同时使用莫林杂点和 phong 阴影制作纹理
纹理随鼠标不停变化,有点像水面. unit Unit1;{$mode objfpc}{$H+}interfaceusesClasses, SysUtils, FileUtil, Forms, Cont ...
opengl光照效果_【图形学基础 | Shader】Blinn-Phong 光照模型
在学习threejs时候,看到了MeshPhongMaterial这个api,了解到了Blinn-Phong 光照模型. Blinn-Phong 光照模型,又称为 Blinn-phong 反射模型(B ...
5、计算机图形学——着色与光照模型
一.着色(shading)的概念着色,顾名思义就是给物体上色.在计算机图形学中,着色就是确定物体上或者图形上的每个像素的颜色. 像素或者物体表面的颜色受光照和材质的影响,光照中光线的颜色一定程度上决 ...
【Aladdin Unity3D Shader编程】之三光照模型(二)
高光反射模型 Specular=直射光*pow(cosθ,高光的参数) θ:是反射光和视野方向的夹角编写高光反射Shader Shader "AladdinShader/07 Specul ...
Unity3D 的物理渲染和光照模型
阅读目录漫反射面:郎伯模型朗伯着色器(Lambertian shader) Toon shading 镜面: Blinn-Phong模型在Unity5中物理渲染 Unity 中使用的着色技术结 ...
Blinn-Phong光照模型详解
Blinn-Phong光照模型,又称为Blinn-phong反射模型(Blinn–Phong reflection model)或者 phong 修正模型(modified Phong ...
（转）光照模型及cg实现
经典光照模型(illumination model) 物体表面光照颜色由入射光.物体材质,以及材质和光的交互规律共同决定. 由于环境光给予物体各个点的光照强度相同,且没有方向之分,所以在只有环境光的情 ...

【转】Phong和Blinn-Phong光照模型

【转】Phong和Blinn-Phong光照模型

【转】Phong和Blinn-Phong光照模型相关推荐

最新文章

热门文章