Direct3D 12——灯光——平行光_平行光源-优快云博客

文章介绍了平行光源在3D图形渲染中的概念，这种光源发出的光线视为平行，常以太阳作为实际例子。文中还涉及了菲涅尔方程的近似计算方法——Schlick近似，以及Blinn-Phong着色模型在计算反射光量时的角色，包括漫反射和镜面反射的结合。此外，提到了光照强度与法线、视角向量的关系在计算中的应用。

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平行光源（parallel light）也称方向光源（directional light,也译作定向光源），是一种距离目标物体极远的光源。因此，我们就可以将这种光源发出的所有入射光看作是彼此平行的光线。再者, 由于光源距物体十分遥远，我们就能忽略距离所带来的影响，而仅指定照射到场景中光线的光强（light intensity ）。
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我们用向量来定义平行光源，借此即可指定光线传播的方向。因为这些光线是相互平行的，所以采用相同的方向向量代之。而光向量与光线传播的方向正相反。可以准确模拟出方向光的常见光源实例是太阳
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实现

//代替菲涅尔方程的石里克近似。此函数基于光向量L于表面法线n之间的夹角，并根据菲涅尔效应近似地计算出以n为法线的表面所反射光的百分比
// Schlick gives an approximation to Fresnel reflectance (see pg. 233 "Real-Time Rendering 3rd Ed.").
// R0 = ( (n-1)/(n+1) )^2, where n is the index of refraction.
float3 SchlickFresnel(float3 R0, float3 normal, float3 lightVec)
{
    float cosIncidentAngle = saturate(dot(normal, lightVec));

    float f0 = 1.0f - cosIncidentAngle;
    float3 reflectPercent = R0 + (1.0f - R0)*(f0*f0*f0*f0*f0);

    return reflectPercent;
}

//计算反射到观察者眼中的光量，该值为漫反射光量于镜面反射光量的总和
float3 BlinnPhong(float3 lightStrength, float3 lightVec, float3 normal, float3 toEye, Material mat)
{
    //m由光泽度推导而来，而光泽度则根据粗糙度求得
    const float m = mat.Shininess * 256.0f;
    float3 halfVec = normalize(toEye + lightVec);

    float roughnessFactor = (m + 8.0f)*pow(max(dot(halfVec, normal), 0.0f), m) / 8.0f;
    float3 fresnelFactor = SchlickFresnel(mat.FresnelR0, halfVec, lightVec);

    float3 specAlbedo = fresnelFactor*roughnessFactor;

    //尽管我们进行的是LDR（low dynamic range .低动态范围）渲染，但spec（镜面反射）公式得到
    // 的结果仍会超出范围[0,1],因此现将其按比例缩小一些
    // Our spec formula goes outside [0,1] range, but we are 
    // doing LDR rendering.  So scale it down a bit.
    specAlbedo = specAlbedo / (specAlbedo + 1.0f);

    return (mat.DiffuseAlbedo.rgb + specAlbedo) * lightStrength;
}

//平行光（方向光）
float3 ComputeDirectionalLight(Light L, Material mat, float3 normal, float3 toEye)
{
    //光向量与光线传播的方向刚好相反
    float3 lightVec = -L.Direction;

    //通过朗伯余弦定律按比例降低光强
    float ndotl = max(dot(lightVec, normal), 0.0f);
    float3 lightStrength = L.Strength * ndotl;

    return BlinnPhong(lightStrength, lightVec, normal, toEye, mat);
}