平行光下的材质笔记

基本材质

l:灯光方向        n:法线方向        v:视口方向(摄像机方向)

兰伯特材质:

公式:n\cdot l\times BaseColor

n:顶点法线的单位向量

l:平行光方向取反的单位向量

所以n\cdot l= \cos \theta      ( \left | n \right |=1 且 \left | l \right |=1 )

为什么取\cos \theta来计算平行光的反射呢?因为顶点法线和光正对时是0° 也就是全部反射,顶点法线和光成90°时完全不反射为0,与\cos \theta契合

Phong材质

:高光(金属光泽)。摄像机方向和反射反向进行点成

BlinnPhong:相比Phong性能更好(不用计算反射)。灯光方向和摄像头方向的半角和法线方向进行点成

Specular:

菲尼尔(Fresnel)

:不算一种材质,更像是增加边缘光的效果

WrapLight

:(早期的模拟皮肤的方法,有点3S的效果)

L、N的点成是兰伯特材质,W是控制通透性的参数

Minnaert:月球表面、天鹅绒、黑丝

Banded:卡通

一边死黑(兰伯特思想[-1,1];):        (dot(n,l)*layer)/layer

不死黑(半兰伯特思想[0,2]/2=>[0,1]) :       ((dot(n,l)+1)*layer)/layer

边界过度效果:

Back模型

SSSValue:法线乘以的值。以此控制法线向量的长度(方向不变,大小会变),和光向量相加得到 模拟透色的射线向量(背面效果)

ModelNormal * SSSValue + NormalizeLightDirection

正面配合 wrap+Phong

各向异性(广泛用于头发)AnisotropyKajiyaKay:

TBN:X=-Z();Y=X\bigotimes Z ;Z=X        (TBN坐标相对世界坐标)

OrenNayar模型: 

参考论文:Generalization ofLambert's Refectance Model

\cos \left ( \phi _i{}-\phi _r{} \right )=两根绿色向量的模的乘积(一种代替方法,只是为了好算)

 这种代替方法:摄像机在同一个\phi _{}下的效果是一样的,不同的\Theta下就不一样。

\alpha=和法线夹角最大的(光方向和视口方向两者中)

\beta=和法线夹角最小的

PBR材质

\Phi:辐射通量——单位面积通过光的量

\Omega:欧米噶,立体角(三维空间中某个点向多个方向的集合,单位sr)——1SR代表面积=圆半径r^2{},即一个球面度

每一度对应圆的长度:\frac{\pi r}{180}

球面坐标到笛卡尔坐标:

辐射能量:Q=hv(h=6.62620\times 10^{-34}J\cdot S 焦每秒)和光的频率有关

辐射强度:I=\frac{d\Phi }{d\Omega }。即单位立体角的辐射通量。

辐射度:每秒每单位面积的击中

辐射照度:光打在一点对四面八方进行辐射,这个总和叫辐射照度。

L=\frac{d ^2{\Phi}}{dAd\Omega \cos \Theta }

Color= f_{r}*灯光强度*dot(法线,灯光)具体如图:

W_{0}是入射,W_{1}是反射

K_{s}+K_{d}=1(保证能量守恒)

漫反射K_{d}=(1-F)*(1-Metallic)(F是菲尼尔,Metallic是金属度);

f_r{}=漫反射+镜面反射(对应如下的lb、c-t项)

f_{lb}=\frac{1}{\pi }*BaseColor(兰伯特项)

f_{c-t}\frac{DFG}{4*(W_{0}*n)(W_{1}*n)}(在UE里W_{0}*n=NoLW_{1}*n=NoV来表示)

以下是求f_{c-t}

h=\frac{W_{0}+W_{1}}{2}\alpha是粗糙度(法线的凌乱程度)\alpha =r^{2}(r是粗糙度)

新菲尼尔:

两个G是考虑入射光线和反射光线被遮挡时多次反弹仍然弹不出去的情况。

v相当于x是个变量

IBK和纹理映射有关,暂时用一个值替换。

以上的兰伯特项+D项、F项、G项目合成一个公式

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