像素颜色和颜色向量相加相乘的理解

首先计算机图形学的一条原则是，如果它看上去是对的，那它就是对的。所以，对于一些计算模型来说，最重要的是最后拟合的效果。它不一定符合物理，但通常计算都以物理上的考虑为基础。

像素颜色和相关运算的理解

我们常说某件物体是某种颜色的，仿佛颜色是物体的自有属性。其实这样的理解并不正确。颜色是物体反射的光进入眼睛以后给我们的一种感觉。也就是说，除了物体本身的属性，光照条件也是最终看到颜色的决定因素之一。我们说一张纸是白色的，其实是在说这张纸能反射所有的可见光。如果我们以单色光，比如红光照射它，我们看到这样纸就呈现出红色。因为输入的光只有红色，因此纸张也就只能反射红光。所以，如果单论颜色这一概念，应该是光的自有属性（取决于波长），而不是物体的属性。物体所谓的颜色，其实是它在反射过程中所表现出的特点。

由于人眼感光的特点，我们把红绿蓝作为颜色空间的三个分量，不同比例的红绿蓝光混合可以得到人眼对其它颜色的感觉。同时，在约定范围的前提下，分量的数值大小可以表示光的强度。基于这种颜色模型，如果有不同的几束光进入眼睛，我们可以认为等于三个分量叠加以后的光进入眼睛。实际上这也符合这样的直觉：越多的可见光照射物体，物体也就显得越亮。

所以，上面的讨论解释了颜色向量相加的含义。在许多光照模型中，某个点反射的光由好几部分组成：例如自发光，漫反射光，镜面高光，环境光。那么最后反射光给我们的颜色感觉，就是各组成部分光颜色相加以后的结果。总结起来，这样模拟的出发点是：

1.认为有三种基本颜色的光。人眼形成的颜色感觉来自于三种基本光不同比例不同强度的混合。

2.不同颜色的光互不干扰，各自线性叠加。

其实这样考虑很显然有很多与物理现实不符的地方。例如光的波长应当是连续取值的。一些混合光进入眼睛，在计算它们叠加以后的视觉效果上的贡献时，对波长积分，不同波长的光本身的贡献是不同的，应该有个经验系数。显然简化成三种波长的单色光然后线性叠加是简单的处理。

在光照模型中计算反射部分的时候，有所谓反射颜色的属性。比如计算漫反射部分，我们会定义一个材质的漫反射颜色属性。计算反射光颜色的时候，将漫反射颜色属性的分量和入射光对应分量相乘得到最后的结果。这个运算应当怎么理解？

首先我们注意到，反射部分是体现材质自有属性的环节。假设我们都用标准的白光照射，那么材质反射出来的光的颜色就可以作为它自身属性的表示。光经过材质反射，强度必然不会增加，因为部分光将被材质吸收。例如一个白光下呈现红色的材质，就吸收了红色以外的光。所以，材质的漫反射颜色不应该理解为与光的颜色等同的概念，它其实是各个分量的反射百分比。因此它的分量被规定在[0,1]范围内。例如我们定义一个材质的漫反射颜色是（0.8,0,0）意味着它反射80%的红色光，吸收了全部的绿光和蓝光。
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