Bling-Phong反射模型
- 高光(Specular highlights)
- 漫反射(Diffuse reflection)
- 环境光(Ambient lighting)
着色只是对当前某个点进行操作，不会影响到其他地方，不会生成阴影
漫反射
光分散的反射到各个方向，所有的观测点看到的颜色一致。
反射强度与光线入射角度有关
兰伯特余弦定理：光强与
cos
θ
\cos\theta
cosθ 成正比
光照衰减：
Lambertian(Diffuse) Shading:
与观测点是无关的
高光反射
指数p是为了使高光其随夹角变大迅速衰减，使高光聚集在一小块区域。
环境光
由于环境光过于复杂，粗略地认为，各个点的环境光是相同的。
Blinn-Phong反射模型整体效果：
着色频率
Flat Shading
计算三角面的法线，对整个面进行着色。
Gouraud Shading
根据顶点的法线，计算出顶点的颜色，然后三角面内部的点根据插值求得。
顶点的法线： 其相邻面的法线的平均
Phong Shading
根据顶点的法线，插值计算出每个像素的法线，然后再进行着色。
在三角面足够多的情况下，Flat Shading的效果接近Phong Shading。
如何插值
重心坐标： 将三角形中的任意一点表示为三个顶点的线性组合
( x , y ) = α A + β B + γ C ( α + β + γ = 1 ) (x, y) = \alpha A +\beta B + \gamma C \space\space\space(\alpha+\beta+\gamma = 1) (x,y)=αA+βB+γC (α+β+γ=1) 限制其在同一个平面内
当 α , β , γ \alpha ,\beta, \gamma α,β,γ 都非负时，说明点 ( x , y ) (x, y) (x,y) 在三角形内部
根据面积求解 α , β , γ \alpha ,\beta, \gamma α,β,γ
当 ( α , β , γ ) = ( 1 / 3 , 1 / 3 , 1 / 3 ) (\alpha ,\beta, \gamma) = (1/3, 1/3, 1/3) (α,β,γ)=(1/3,1/3,1/3)时，点为重心。
三维空间中的三角形在投影后再求解重心坐标不能和原值对应，其应该在三维空间中进行插值，然后再投影到屏幕上。
实时渲染管线
基本流程：
- 输入
- 计算顶点在屏幕中的位置
- 计算三角形在屏幕中的位置
- 光栅化
- 着色
- 输出
纹理映射
纹理过小会导致图像出现块状区域
Nearest：每个像素取其映射在纹理上最近的一个点
Bilinear：双线性插值，像素映射在纹理上的点，取其周围最近的四个点，进行插值
纹理过大会导致锯齿和摩尔纹
由于是因为一个像素包含多个纹素信息导致的，所以需要引入能够快速查询范围信息的数据结构。
mipmap：
需要33%的额外空间
具体流程：
先求得像素在纹理空间中的近似长度，根据长度L推出在mipmap的哪一层
为了平滑过渡，需要进行三线性插值
- 先在临近的两个level中分别做双线性插值
- 然后再在两个结果中进行插值
问题：远处会出现糊在一块的情况
原因：mipmap只能处理正方形区域，但像素在纹理上的映射可能并不接近正方形
解决方案:
各向异性过滤：可以将x轴或y轴进行压缩，但无法处理斜向的情况
EWA过滤：使用圆形去多次查询
应用
环境光映射
Spherical Map：将环境光储存在球面上，但是展开后会出现扭曲
Cube Map：将环境信息映射到立方体上
法线贴图
通过法线贴图更改相对高度，从而改变法线，渲染出凹凸的效果，本质不会改变几何形体。
位移贴图
会实际改变几何形体
Others： 通过环境光遮蔽贴图来显示阴影，等等
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