点光源的光照模型合并
光照模型——精选推荐
光照模型光源类型定向光当⼀个光源很远的时候，来⾃光源的每条光线接近于平⾏。
这看起来就像所有的光线来⾃于同⼀个⽅向，⽆论物体和观察者在哪⼉。
当⼀个光源被设置为⽆限远时，它被称为定向光(Directional Light)，因为所有的光线都有着同⼀个⽅向；它会独⽴于光源的位置。
//光源位置第四个参数 0.0 平⾏光 1.0 点光源light->setPosition(osg::Vec4(0.0, 0.0, 0.0, 0.0));//光源⽅向light->setDirection(osg::Vec3(0.0, 0.0, -1.0));点光点光是⼀个在时间⾥有位置的光源，它向所有⽅向发光，光线随距离增加逐渐变暗。
//光源位置第四个参数 0.0 平⾏光 1.0 点光源light->setPosition(osg::Vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0));//设置恒定衰减系数light->setConstantAttenuation(1.0);//设置⼀次衰减系数light->setLinearAttenuation(0.7);//设置⼆次衰减系数light->setQuadraticAttenuation(1.8);聚光聚光是⼀种位于环境中某处的光源，它不是向所有⽅向照射，⽽是只朝某个⽅向照射。
结果是只有⼀个聚光照射⽅向的确定半径内的物体才会被照亮，其他的都保持⿊暗。
//光源位置第四个参数 0.0 平⾏光 1.0 点光源light->setPosition(osg::Vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0));//光源⽅向light->setDirection(osg::Vec3(0.0, 0.0, -1.0));//光强度分布light->setSpotExponent(1.0);//扩散⾓light->setSpotCutoff(45.0);光照基础冯⽒光照模型(Phong Lighting Model)的主要结构由3个元素组成：环境(Ambient)、漫反射(Diffuse)和镜⾯(Specular)光照。
光照模型
S
N
S R V
简单光照模型-镜面反射
• 镜面反射光特点
– 空间分布具有一定方向性 – 光强不仅取决于入射光和表面材料，还与观察方向
有关 – 具有与入射光相同的性质
N R L
P
镜面反射
简单光照模型-Phong光照模型
• 简单光照模型模拟物体表面对光的反射 作用,光源为点光源 • 反射作用分为
• 1975年，Phong提出图形学中第一个有影
简单光照模型-Phong光照模型
• Phong光照模型的综合表述：由物体表面上 一点P反射到视点的光强I为环境光的反射 光强Ie、理想漫反射光强Id、和镜面反射光 Is的总和。
I Ie Id Is
I a Ka I p [ Kd ( L N ) K s (V R)n ]
考虑周围环境对当前景物表面的光照影
响，忽略了光在环境景物之间的传递，
很难表现自然界复杂场景的高质量真实
感图形。为了增加图形的真实感，必须
考虑环境的漫射、镜面反射和规则投射
对景物表面产生的整体照明效果。
7.3.6 整体光照模型
• 物体表面入射光的构成
（1）光源直接照射
（2）其它物体的反射光 （3）透射光
• 点光源的照射：在物体的不同部分其亮度也
不同，亮度的大小依赖于物体的朝向及它与点光源 之间的距离.
简单光照模型-漫反射角度余弦的推导
• 漫反射
– 粗糙、无光泽物体（如粉笔）表面对光的反射 – 光照方程
I d I p K d cos
[0, ]
2
• I d 漫反射的亮度 • I p 点光源的亮度
N
R L
N
第10章_光照模型与面绘制算法
0o ≤ φ ≤θ l
αl
Vlight
al φ
衰减指数 衰减角度
光 源 由方向点光源照明的对象
θl
方向光角强度衰减式子
1.0 f ang (φ ) = 0.0 (Vobj ⋅Vlight ) al
对象上某点位于光锥的轴线上 对象位于光锥之外 其他
光照明方程：
I = I a K a + f (d ) f ang I p [ K d ( L ⋅ N ) + K s (V ⋅ R ) ns ]
1）从光源到物体表面的过程中的衰减 2）从物体表面到人眼过程中的衰减 总的效果：物体表面的亮度降低
• 光照明方程
1）有效衰减函数的加入 2）深度暗示技术的加入
• 加入光的衰减
– 光在光源到物体表面过程中的衰减 光强按 1/d2 进行衰减： 缺点：当d很大时，变化很小；当d很小时，变化很大。
•衰减函数 •光照明方程
R V
• 非理想镜面反射亮度光照明方程：
I s = I p K s cos ns ϕ = I p K s (V ⋅ R) ns
• 镜面反射
– Ip为点光源的亮度 – Ks是与物体有关的镜面反射系数。
I s = I p K s cos ns ϕ
– Is为镜面反射光强，Is随ω的增大而衰减。
– ns为镜面反射参数，ns 的取值与物体表面粗糙程度有关。
S 0 = Sb +
S f − Sb Z f − Zb
(Z 0 − Zb )
原亮度I按比例S0与背景亮度Idc混合，目的是获得最 终用于显示的亮度I’，Idc由用户指定
I ′ = S 0 I + (1 − S 0 ) I dc
计算机图形学中的光照模型
计算机图形学中的光照模型在计算机图形学中，光照模型是模拟现实世界中光线与物体之间相互作用的模型。
通过使用光照模型，计算机可以在虚拟场景中模拟光线的传播和反射，从而创建出真实感和逼真感的图像。
因此，光照模型是计算机图形学中非常重要的一个组成部分。
光照模型的基本原理是从光源发出的光线经过物体表面的反射、折射和透射等变换，最终到达观察者的眼睛，从而形成人们所看到的图像。
在光照模型中，光源可以是点光源、定向光源和面光源等不同类型的光源，而物体的材质属性和表面形状也会对光线的传播和反射产生影响。
常见的光照模型包括冯氏光照模型、布林-菲菲（Blinn-Phong）光照模型、库克-托伯汉姆（Cook-Torrance）光照模型等。
下面，我们分别对这三种光照模型进行介绍。
冯氏光照模型是最早被提出的光照模型之一，它是由斯特恩伯格（Phong）在上世纪70年代提出的。
冯氏光照模型假设物体表面的亮度与其漫反射和镜面反射成分的线性组合有关。
其中，漫反射成分是从各个方向均匀地反射出来的光线，而镜面反射成分则是由光源直接反射回观察者的光线。
冯氏光照模型还考虑了环境光的影响，该影响是由光源外发射的光线在场景中反射和折射，并最终到达物体表面的。
布林-菲菲光照模型是另一种常用的光照模型，它是由布林（Blinn）和菲菲（Phong）在上世纪80年代提出的。
相比于冯氏光照模型，布林-菲菲光照模型增加了一个半角向量的概念。
半角向量是入射光线和出射光线的平均方向，它可以更加准确地描述物体表面的反射特性。
此外，布林-菲菲光照模型还加入了柔光和高光衰减等特性，从而使得被渲染的图像更加真实。
库克-托伯汉姆光照模型是一种物理模拟的光照模型，它是由库克（Cook）和托伯汉姆（Torrance）在上世纪80年代提出的。
该光照模型基于微观的物理原理，考虑了光线与物体表面微观结构之间的相互作用。
库克-托伯汉姆光照模型因其真实感和准确性而被广泛应用于计算机图形学、计算机游戏等领域。
第三章光照模型纹理映射
第三章光照模型及纹理映射基本光照模型1.在现实生活中，当光照在非透明物体上时，部分光线被物体吸收，剩余的部分光线被反射。
人眼依靠这种反射光来感知物体的形状、颜色和其他细节。
从光源投向物体的光称为入射光，从物体表面反射回的光称为反射光。
1.1光照模型概述当光照射到物体表面上时，将出现3种情况：●光从物体表面反射，形成反射光●光穿透物体，形成透射光●光被物体吸收，转化成为物体的内能在上述三种情形的光线中，通常只有前2种情形的光线会对人眼产生视觉效果，使人察觉到物体的色彩变化。
OpenGL用一种近似的光照模型模拟现实世界的光照效果。
在该模型中，仅当物体表面吸收和反射光线时，光源才会起做作用。
每一个物体表面都假定是由某种特性的材料构成的。
一种材料可能发出自己的光线，也可能在各个方向上发散一些射入的光线，还有可能像镜子一样在某个方向强烈地反射入射光。
1.2光照分量在OpenGL的简化光照模型中，将光照分为4个独立的组成部分：辐射光、环境光、漫反射光和镜面反射光。
1）辐射光辐射光是直接从物体或光源发出的，不受任何其他光源的影响。
2）环境光环境光是这样一种光线，它被环境多次反射，以致于连初始方向也难以确定。
这种光线看起来就像来自于所有的方向，当它照在一个物体表面时，它在所有的方向上等量地反射。
3）漫反射光在被照射物体表面的反射光中，那些均匀地向各个方向反射出去的光，称为漫反射光，如黑板反射就属于漫反射光4）镜面反射光镜面反射光是指超一定方向的反射光，如点光源照射光滑金属球表面时，会在球表面形成一个特别亮的区域，呈现所谓的高亮(Highlight>，这就是光源在该物体表面形成的镜面反射光(SpecularLight>。
点光源照射表面光滑的物体时，高亮区域小而亮；而点光源照射表面粗糙的物体时，高亮区域大而不亮。
1.3创建光源光源有许多特性，如颜色、位置、方向等。
不同特性的光源，作用在物体上的效果是不一样的。
9.2简单光照模型
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一、Phong光照模型
在实际的应用中，由于Phong光照模型是一个经验模型， 因此还具有以下的一些问题： –显示出的物体象塑料，无质感变化 –没有考虑物体间相互反射光 –镜面反射颜色与材质无关 –镜面反射入射角大，会产生失真现象
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三、背景物理知识
镜面反射光：一束光照射到一面镜子上或不绣钢的表面，光 线会沿着反射光方向全部反射出去，这种叫镜面反射光。 折射光：比如水晶、玻璃等，光线会穿过去一直往前走。 吸收光：比如冬天晒太阳会感觉到温暖，这是因为吸收了太 阳光。
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二、光照模型的发展演化
1、早期发展 1967年，Wylie等人第一次在显示物体时加进光照效果， 认为光强与距离成反比。 1970年，Bouknight提出第一个光反射模型：Lambert漫 反射＋环境光（第一个可用的光照模型）。这篇文章发表 在 Communication of ACM 上。 1971年，Gouraud提出漫反射模型加插值的思想（漫反射 的意思是光强主要取决于入射光的强度和入射光与法线的夹 角）发表在 IEEE Transactions on Computers 上。 1975年，Phong提出图形学中第一个最有影响的光照明模型 。在漫反射模型的基础上加进了高光项。
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三、背景物理知识
1、光的传播规律 反射定律：入射角等于反射角，而且反射光线、入射光 线与法向量在同一平面上。
环境光光照算法 公式(一)
环境光光照算法公式(一)环境光光照算法公式1. 光照计算公式•Lambert光照模型公式该模型用于计算漫反射光照的强度，公式为：I = Ia * Ka + Id * Kd * (N • L)其中，I为最终的光照强度，Ia为环境光照强度，Ka为环境光照系数，Id为光源的强度，Kd为漫反射系数，N为表面法线向量，L 为光源方向向量。
2. 光源计算公式•平行光光源计算公式平行光源是一种无限远处光源，可以近似看作光线方向不变且光线平行的光源。
计算公式为：L = -D其中，L为光源方向向量，D为光线方向向量。
由于平行光源的光线方向与光源位置无关，因此可以将光源方向向量定义为光线方向向量取反。
•点光源计算公式点光源是一种光源，可以近似看作来自于一个点的光线。
计算公式为：L = normalize(P - S)其中，L为光源方向向量，P为表面点的坐标向量，S为光源位置向量。
通过将表面点的坐标向量减去光源位置向量，再对结果进行归一化，即可得到光源方向向量。
3. 法线计算公式•顶点法线计算公式顶点法线用于描述表面在顶点处的方向。
计算公式为：= normalize(N1 + N2 + N3)其中，`为顶点的法线向量，N1、N2、N3`为该顶点所属的三角形的法线向量。
•插值法线计算公式插值法线用于描述表面在顶点之间的方向。
计算公式为：= normalize((1 - b - c) * N1 + b * N2 + c * N3)其中，`为顶点的法线向量，N1、N2、N3为该顶点所属的三角形的法线向量，b和c`为插值参数。
插值参数的计算通常通过对顶点之间的相对位置进行插值得到。
示例解释假设有一个球体，球体表面带有纹理，纹理中的每一个顶点都有对应的法线向量。
为了在渲染时计算球体表面的光照效果，我们可以使用以上提到的光照计算公式和法线计算公式。
首先，我们计算球体上每个顶点的法线向量，可以使用顶点法线计算公式或插值法线计算公式。
计算机视觉中的光照模型与处理方法
计算机视觉中的光照模型与处理方法计算机视觉是计算机科学领域中的一个重要分支，它通过模拟人类视觉系统的方式，利用计算机来处理图像、视频等数据，以实现对物体、场景的自动识别、定位、跟踪等任务。
然而，计算机视觉面临的一个重要挑战就是光照变化的影响。
在不同的场景中，同一物体的颜色、形状等特征都可能发生变化，这就需要计算机视觉系统能够处理光照变化对图像数据的影响。
本文将介绍计算机视觉中的光照模型与处理方法。
一、光照模型光照模型是计算机图形学和计算机视觉领域中的重要概念，它用于描述物体表面反射光线的方式。
在计算机视觉中，通常采用以下几种光照模型：1. 环境光照模型环境光照模型用于描述物体表面周围环境的光照情况，它假设物体表面反射的光线来自于均匀分布的环境光。
这种光照模型在实际应用中较少使用，因为它无法处理复杂的光照情况。
2. 点光源光照模型点光源光照模型假设光源是无限小的点，其光线可以沿任意方向传播。
这种光照模型可以用于描述明亮的光源照射在物体表面上时的光照效果，但在实际应用中，物体表面反射的光线可能会被其他物体或场景的反射光影响，因此效果不理想。
3. 平行光源光照模型平行光源光照模型假设光源是无限远的、发出平行光线的光源。
这种光照模型适用于描述阳光等远距离照射物体表面的情况。
4. 聚光灯光照模型聚光灯光照模型是一种复合光照模型，它可以用于描述聚光灯照射下物体表面的局部光照情况。
聚光灯光源可以用来模拟各种灯光，如手电筒、车前灯等。
二、光照处理方法在计算机视觉中，光照变化对图像数据的影响是不可避免的。
为了减少光照变化对图像处理的影响，可以采用以下几种光照处理方法：1. 直方图均衡化直方图均衡化是一种光照处理方法，它通过对图像的像素值进行统计和处理，使得图像的灰度级分布更加均匀，从而增强图像的对比度。
直方图均衡化可以有效减少光照变化对图像处理的影响，但它也有一些缺点，如可能会导致图像噪声增加、细节丢失等问题。
2. 彩色校正彩色校正是一种针对光照变化对图像色彩的影响，进行颜色纠正的方法。
OpenGL中的光照模型
OpenGL中的光照模型一、OpenGL的光照模型在OpenGL的简单光照模型中反射光可以分成三个分量，环境反射光（Ambient Light）、漫反射光（Diffuse Light）和镜面反射光（Specular Light）：a、环境光Ambient，是由光源发出经环境多次散射而无法确定其入射方向的光，即似乎来自所有方向。
当环境光照到曲面上时，它在各个方向上均等地发散（类似于无影灯光）。
特征：入射方向和出射方向均为任意方向。
b、漫射光Diffuse，来自特定方向，它垂直于物体时比倾斜时更明亮。
一旦它照射到物体上，则在各个方向上均匀地发散出去，效果为无论视点在哪里它都一样亮。
特征：入射方向唯一、出射方向为任意方向。
c、镜面光Specular，来自特定方向并沿另一方向反射出去，一个平行激光束在高质量的镜面上产生100%的镜面反射。
特征：入射方向和出射方向均唯一。
二、创建光源定义光源特性的函数：glLight*(light , pname, param)其中第一个参数light指定所创建的光源号，如GL_LIGHT0、GL_LIGHT1、...、GL_LIGHT7；第二个参数pname指定光源特性，这个参数的辅助信息见表1所示；最GL_LIGHT0，其他几个光源的GL_DIFFUSE和GL_SPECULAR缺省值为(0.0,0.0,0.0,1.0)。
三、启用光源和明暗处理如果光照无效，则只是简单地将当前颜色映射到当前顶点上去，不进行法向、光源、材质等复杂计算。
要启用光照或关闭光照，调用函数：glEnable(GL_LIGHTING) 或glDisable(GL_LIGHTING)。
启用光照后必须调用函数glEnable(GL_LIGHT0) ，使所定义的光源有效。
其它光源类似，只是光源号不同而已。
在OpenGL中，用单一颜色处理的称为平面明暗处理（Flat Shading），用许多不同颜色处理的称为光滑明暗处理（Smooth Shading），也称为Gourand明暗处理（Gourand Shading）。
虚拟现实关键技术考试题和答案解析
虚拟现实技术试题（一）1、虚拟现实是一种高品住人机接口.涉及通过视觉、听觉.触觉、嗅觉和味觉等各科感觉通道实时揆仿和实时交互。
2、虚拟规实与普通CAD系统所产生模型以及老式三维动画是不同样。
3、虚拟现实技术应当具备三个特性:Immersion（沉浸）Interaction（交互）Imaginatiorn（想象）4、一种典型虚拟现实系统构成重要由头盈显示没备多传感器组力反馈菠置5、从虚拟现实技术有关就念可以希出？虚拟现实技术在人机交互方面疔了很大改进。
常被称之为“基于囱然人机界面”计算机综合技术?是一种发展前景非常辽阔新技术。
6、依照虚拟现实对“沉浸性”限度和交互限度不同.可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式桌面式增强式分布式。
7、关于虚拟现实输入设备重要分为两类。
三维位jD艮踪器8、在虚拟现实系统输入设某些，基于自然交互设备重要有力反馈役备数据手鸟三维凤标.汉三维定位$艮踪设备是虚拟现实系统中核心设备之一，普通要跟琮参加对象宽度.高度.深度、俯仰角（pitch）?妗动角（yaw）和偏箱角（roll）,咱们称为6自由度（6D0F）o10、空间位置跟踪技术有各种，常用琅踪系统有机械跟琮器电磁跟琮容超声波跟琮器惯性跟琮容光学垠踪器。
11、所谓力反馈，是运用先进技术手役将虚拟扬体空问无能运动转■变成物理没备机械运动，使顾客可以体验到真实力度感和方向感，从而提供一种崭新人机交互界面。
该项技术黄早应用于尖端医学和军半领域。
12、立体显示技术是虚拟现实系统一种极为重要支搏技术。
要实现立体显示。
现已有各种办法与手段进行实现。
重要有互补色偏振光时分式光祗式？A?三维显示.12.正是由于人类两眼视差，使人大脑能将两眼所得到细微差别图像进行触合，从而在大脑中产生有空间感立体物体视觉。
13.HMD（Head_Mounted_Display）,头盔式显示屏，重要构成是显示元件？、光学系统14.洞穴式立体显示装IS（CAVEComputerAutomaticVirtualEnviroment）系统是一奈基于高品位计算？机多面式房间式立体投形解决方案.CAVE重耍构成由高性能图形工作站投影设备乜艮跖：系统声音系统。
整体光照模型概念
整体光照模型概念
整体光照模型是计算机图形学和计算机视觉领域的重要概念，用于描述物体表面的光照和阴影效果。
它是一种数学模型，用于模拟物体表面在不同光照条件下的表现，以便在计算机图形渲染中生成逼真的图像。
整体光照模型通常包括以下几个方面的内容：
环境光照（Ambient Lighting）：描述了物体表面在周围环境光线的作用下的整体亮度。
环境光照通常是均匀分布的，用于模拟物体受到周围环境光的普遍影响。
漫反射光照（Diffuse Reflection）：描述了光线在物体表面上均匀反射的情况，模拟了光线照射到物体表面后向各个方向发射的情况，使得物体在各个方向上都具有一定亮度。
镜面反射光照（Specular Reflection）：描述了光线在物体表面上发生镜面反射的情况，模拟了光线照射到物体表面后呈现出明亮镜面的情况，通常用于模拟物体的光泽和反射效果。
阴影效果（Shading）：描述了物体表面上由于光线照射而产生的阴影效果，包括平行光阴影、点光源阴影等，用于模拟物体表面的光照变化和深度感。
整体光照模型的目标是尽可能真实地模拟物体在真实光照条件下的表现，以便在计算机图形渲染中生成逼真的图像。
不同的整体光照模型可以根据具体的光学特性和应用场景进行调整和组合，以获得适合特定需求的光照效果。
点光源概念
点光源概念引言点光源是光学领域中一个重要的概念，它在照明设计、摄影、计算机图形学等领域都有广泛的应用。
本文将全面、详细、完整地探讨点光源的定义、特点、应用以及相关技术。
什么是点光源点光源是指在光学系统中，光源被视为无限小的点，它发出的光线在传播过程中几乎没有发生衍射和散射，可以近似看作是平行光。
点光源是一种理想化的模型，用于简化光学系统的分析和设计。
点光源的特点点光源具有以下特点：1.光强度均匀：点光源发出的光线在传播过程中保持强度均匀，不会出现明暗不均的情况。
2.方向性强：点光源的光线几乎是平行的，可以近似看作是从无限远处发出的平行光。
3.无衍射和散射：点光源发出的光线在传播过程中几乎没有发生衍射和散射，保持了光线的方向性和强度。
点光源的应用点光源在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍几个常见的应用领域。
1. 照明设计点光源在照明设计中起到了重要的作用。
通过合理布置点光源，可以实现不同的照明效果，如聚光、泛光、景观照明等。
点光源的方向性和光强度均匀性使得它成为照明设计中常用的光源之一。
2. 摄影在摄影中，点光源可以用来模拟自然光，创造出不同的光影效果。
例如，在人像摄影中使用点光源可以营造出柔和的光线和明暗对比，增强照片的艺术感。
3. 计算机图形学在计算机图形学中，点光源是光照模型中常用的光源类型之一。
通过调整点光源的位置、强度和颜色，可以模拟出不同的光照效果，使得渲染出的图像更加逼真。
4. 光学实验在光学实验中，点光源常用于研究光的传播规律和光学现象。
通过调整点光源的位置和参数，可以观察到衍射、干涉等光学现象，深入理解光的性质和行为。
点光源的实现技术实现点光源需要借助一些光学器件和技术，下面将介绍几种常见的实现技术。
1. LED点光源LED点光源是目前应用最广泛的点光源之一。
LED的小尺寸和高亮度使得它成为照明和显示领域的理想光源。
通过合理设计LED的结构和电路，可以实现高亮度、高效率的点光源。
光照模型
• 1975年，Phong提出图形学中第一个有影
简单光照模型-Phong光照模型
• Phong光照模型的综合表述：由物体表面上 一点P反射到视点的光强I为环境光的反射 光强Ie、理想漫反射光强Id、和镜面反射光 Is的总和。
I Ie Id Is
I a Ka I p [ Kd ( L N ) K s (V R)n ]
简单光照模型- 环境光例子
• 具有不同环境光反射系数的两个球
I a 1.0
Ka 0.4
Ka 0.8
简单光照模型-环境光
• 缺点：虽然不同的物体具有不同的亮度， 但是同一物体的表面的亮度是一个恒定 的值，没有明暗的自然过度。
简单光照模型
• 考虑引入点光源。
• 点光源：几何形状为一个点，位于空间中的某 个位置，向周围所有的方向上辐射等强度的光。 记其亮度为Ip
L S N S R
V
简单光照模型-镜面反射
• 镜面反射光特点
– 空间分布具有一定方向性 – 光强不仅取决于入射光和表面材料，还与观察方向
有关 – 具有与入射光相同的性质
N R L
P
镜面反射
简单光照模型-Phong光照模型
• 简单光照模型模拟物体表面对光的反射 作用,光源为点光源 • 反射作用分为
• 局部光照模型仅考虑了（1）
7.3.6 整体光照模型
• 例如：从视点观察到的物体A表 面的亮度来源于三方面的贡献： （1）光源直接照射到A的表面，然 后被反射到人眼中的光产生的。 （2）光源或其它物体的光经A物体 折射到人眼中的光产生的。 （3）物体B的表面将光反射到物体 A的表面，再经物体A的表面反射 到人眼中产生的。 • 局部光照模型仅考虑了（1）
phong光照模型公式
phong光照模型公式Phong光照模型公式介绍•光照模型是计算计算机图形学中的重要概念之一，它描述了光照在物体表面的作用。
•Phong光照模型是计算机图形学中最常用的光照模型之一，由Bui Tuong Phong提出。
•本文将详细介绍Phong光照模型的公式及其各个组成部分。
Phong光照模型公式Phong光照模型可以分为三个独立的部分：环境光照、漫反射光照和镜面光照。
它们的组合就是物体的最终光照效果。
环境光照•环境光照是来自周围环境的无方向光，对物体的作用均匀而全局。
•环境光照的计算公式为：Ia = ka * La•其中，Ia是环境光照的强度，ka是环境光照系数，La是环境光颜色。
漫反射光照•漫反射光照是来自光源的有方向光，对物体表面的不同区域有不同的作用。
•漫反射光照的计算公式为：Id = kd * Ld * max(0, N · L)•其中，Id是漫反射光照的强度，kd是漫反射系数，Ld是光源颜色，N是物体表面法向量，L是光源方向向量。
镜面光照•镜面光照是来自光源的有方向光，对物体表面的特定区域产生高光效果。
•镜面光照的计算公式为：Is = ks * Ls * max(0, R · V)^s •其中，Is是镜面光照的强度，ks是镜面反射系数，Ls是光源颜色，R是光的反射方向向量，V是视线方向向量，s是镜面光照的反射指数。
光照模型的应用•Phong光照模型通常用于计算机图形学中的渲染算法，用于模拟真实世界中的光照效果。
•光照模型的计算可以应用于三维模型的表面上，使其在渲染过程中呈现出真实感和立体感。
总结•Phong光照模型通过组合环境光照、漫反射光照和镜面光照三个部分，可以模拟真实世界中的光照效果。
•光照模型在计算机图形学中有着广泛的应用，能够提升渲染效果和真实感。
•了解Phong光照模型的公式及其组成部分，对于研究和应用计算机图形学具有重要意义。
以上是对Phong光照模型公式的介绍和解析。
Phong光照模型
Phong光照模型简介在3D计算机图形学中，Phong着⾊是计算机图形学先驱Bui Tuong Phong发明的⼀种⽤于表⾯着⾊的插值技术。
也称为Phong插值或法向⽮量插值阴影。
它会在栅格化的多边形上内插表⾯法线，并根据内插法线和反射模型计算像素颜⾊。
Phong阴影也可以指Phong插值和Phong反射模型的特定组合。
主要过程：计算多边形顶点的法向量双线性插值计算每个像素点的法向量通过每个像素的法向量计算光强根据光强绘制像素历史：在1975年，由Phong提出，以他的名字冠名，是⼀种局部光照的模型。
Phong着⾊法与Gouraud着⾊法⽐较Phong着⾊法与Gouraud着⾊法类似，区别在于进⾏双线性插值的不是光照强度本⾝，⽽是顶点的法线。
因此使⽤这种着⾊法计算出的⾼光⽐Gouraud着⾊更精确。
Phong着⾊法与Gouraud著⾊法⽐较，Phong著⾊法的效果更逼真，能够提供更好的光滑曲⾯的近似值。
Phong著⾊法假设⼀个平滑变化的曲⾯为⼀⽮量。
在对于有较⼩的⾼光曲线区的反射模型，例如Phong模型时，Phong著⾊法⽐Gouraud著⾊法更优。
但运算程序也⽐前者为复杂。
Gouraud著⾊法在遇到在较⼤的多边形模型中央有⾼光曲线区时会产⽣严重的问题。
因为这些⾼光曲线区在多边形的顶点处会产⽣缺失⽽Gouraud著⾊法是基于顶点的颜⾊的，这些⾼光曲线区会从多边形的内部缺失。
这个问题在Phong著⾊法中得到了解决。
不同于通过多边形差值的Gouraud著⾊法，Phong著⾊法中⼀个⽮量是从多边形顶点的法线到多边形表⾯进⾏差值的。
为了或得到最后的像素颜⾊，⾯的法线被差值，应⽤于⼀个反射模型。
由于Phong著⾊法需要逐像素点进⾏计算，因此运算量远⼤于Gouraud著⾊法。
Phong光照模型是真实图形学中提出的第⼀个有影响的光照明模型，该模型只考虑物体对直接光照的反射作⽤，认为环境光是常量，没有考虑物体之间相互的反射光，物体间的反射光只⽤环境光表⽰。
光叠加亮度
光叠加亮度的原理是通过将不同光源的光线合并，产生更亮的效果。
当两个或多个光源的光线相遇时，它们的光粒子会相互碰撞并产生光波，这些光波会在空气中传播并相互作用，形成一个更加明亮的光场。
当多个光源的光线叠加在一起时，它们的总能量会增加，因此亮度也会增加。
这种现象也被称为光的相干叠加。
要实现光叠加亮度，需要将不同光源的光线按照一定的方式进行组合。
例如，可以使用反射镜、透镜或分束器将多个光源的光线集中到同一个点上，或者使用多个不同的光源分别照射同一物体，使其表面呈现出更亮的颜色。
另外，通过控制光源之间的相对位置、角度和距离，也可以调整它们之间的相互作用，从而实现更加精确的光线控制和调整。
除了通过物理手段实现光叠加亮度外，还可以通过数字图像处理技术来实现更加精细的光线控制和调整。
例如，可以使用图像处理软件将多个光源的光线合并到一个图像中，并使用数字技术对光线进行混合和优化，以实现更加精确的光线控制和调整。
这种数字图像处理技术可以实现更加灵活和精细的光线控制，因此在现代照明和显示技术中得到了广泛应用。
总之，光叠加亮度是通过将不同光源的光线合并来实现的，它可以通过物理手段和数字图像处理技术来实现更加精细的光线控制和调整。
这种技术可以提高照明和显示效果，改善视觉体验，因此在现代照明和显示技术中得到了广泛应用。
需要注意的是，虽然光叠加亮度可以提高照明和显示效果，但是它也会带来一些潜在的问题和挑战。
例如，过多的光线可能会干扰人的正常生活和工作，影响视觉健康和安全。
因此，在应用光叠加亮度时需要考虑到这些因素，并采取适当的措施来保护人的健康和安全。
同时，还需要注意光线分布的均匀性和稳定性，以确保照明和显示效果的稳定性和可靠性。
总之，光叠加亮度是一种通过将不同光源的光线合并来实现提高照明和显示效果的技术。
它可以通过物理手段和数字图像处理技术来实现更加精细的光线控制和调整，从而改善视觉体验和提高照明效果。
同时需要注意潜在的问题和挑战，并采取适当的措施来保护人的健康和安全。
matlab 3维 点光源
matlab 3维点光源
在MATLAB中实现3D点光源可以通过使用光线跟踪技术或者简
单的光照模型来实现。
下面我将分别从这两个角度来回答你的问题。
1. 光线跟踪技术：
光线跟踪是一种模拟光线在场景中传播的技术，可以用来实现
逼真的光照效果。
在MATLAB中，你可以使用raytrace函数来实现
光线跟踪。
首先，你需要定义一个表示场景的3D模型，然后定义光
源的位置和光线的传播方向。
接着，使用raytrace函数来计算光线
与场景中物体的交点以及光照效果。
最后，将计算得到的光照效果
渲染出来。
这种方法可以实现非常逼真的光照效果，但是计算量较大，需要一定的编程技巧和计算资源。
2. 简单的光照模型：
如果你不需要逼真的光照效果，也可以使用简单的光照模型来
实现3D点光源。
在MATLAB中，你可以使用light函数来创建点光源。
你需要指定光源的位置和颜色，然后将光源添加到场景中。
接着，你可以使用材质和光照模型来渲染场景，例如使用surf函数创
建3D物体并指定其材质属性，然后使用lighting函数设置光照模型。
这种方法比较简单，适合快速实现基本的光照效果。
综上所述，你可以根据实际需求选择适合的方法来在MATLAB中实现3D点光源。
如果需要逼真的光照效果，可以考虑使用光线跟踪技术；如果只是简单的光照效果，可以使用简单的光照模型。
希望这些信息能够帮助到你。
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I I Ambient I Diffuse I Specular k a I a I l [k d ( N L) k s ( N H ) ns ]
i 1
n
第十章
5
§ 10.2 明暗处理
明暗处理就是利用光照模型来计算物体表面的光强度。 对于单个点光源，物体表面上某点处的光照模型为：
I I Ambient I Diffuse I Specular ka I a kd I l ( N L) k s I l ( N H ) ns
Ia , Il ：为环境光强度和光源强度 ka , kd , ks , ns ：和物体பைடு நூலகம்材质属性有关
L, H N
N q
I Diffuse k d I l cos q
其中 I l 为光源的强度，参数 k d 在0 与1之间，为漫反射的系数。
N L N L cos q cos q
I Diffuse k d I l ( N L)
第十章
3
三、镜面反射（Specular reflection）: 图中用R表示一个理想镜面反射方向的单位向量，L表示指向光源的 单位向量，V为指向观察点的单位向量，角度 j 是V与R之间的夹角。 Phong镜面反射模型：
第十章
4
环境光
环境光＋漫反射
环境光＋漫反射＋镜面反射
图10-1 光照模型
四、点光源的光照模型合并: 对于单个点光源，物体表面上某点处的光照模型为：
I I Ambient I Diffuse I Specular ka I a kd I l ( N L) k s I l ( N H ) ns
一、Flat shading:
：与该点的位置有关 ：该点处的法向量
该方法中物体每个多边形上所有点都采 有相同的法向量：所在平面的法向量。对于 每一个多边形，只需根据其平面法向量计算 一次光强度，多边形上每个可见点均按这个 光强度进行显示。 第十章 6
N1 V
N2
N
3
N4
NV
N k
M
采用Phong shading，曲面光滑
第十章
8
I Specular k s I l cos j
ns
N
H q j R 观察点 V
光源
L q
其中 I l 为光源的强度，参数 k s 在0 n s 为镜 与1之间，为镜面反射的系数， 面反射参数。
cos j V R I Specular k s I l (V R) ns ks I l ( N H )ns
第十章
7
二、Gouraud shading:
计算各个多边形顶点处的平均单位法向量； 对多边形顶点根据光照模型计算该点光强度； 在多边形表面上，将顶点光强度进行线性插值， 得到各点的光强度。
采用Gouraud shading，曲面比较光滑
三、Phong shading:
计算各个多边形顶点处的平均单位法向量； 在多边形表面上，将顶点法向量进行线性插值， 得到各点法向量； 根据光照模型计算多边形表面上各点的光强度。
N k
k 1
k 1 M
采用Flat shading，曲面不光滑
二、Gouraud shading:
计算各个多边形顶点处的平均单位法向量； 对多边形顶点根据光照模型计算该点光强度； 在多边形表面上，将顶点光强度进行线性插值， 得到各点的光强度。
采用Gouraud shading，曲面比较光滑
一、环境光（Ambient light）: 一个物体表面即使不直接暴露在光源下，只要其周围的物体被照 亮，它也可能看得见，称为环境光。环境光没有空间或方向上的特征， 在所有方向上和所有物体表面上投射的环境光数量都恒定不变。 物体表面上某点的环境光强度可用公 式表示为：
I Ambient k a I a
第十章 光照模型与面绘制算法
10.1 基本光照模型
10.2 明暗处理
第十章
1
§ 10.1 基本光照模型
当光照到物体表面时，物体对光会发生反射(Reflection)、吸收 (Absorption)、折射(Transmission)和干涉(Interference)等。为物 体的光照效果建立模型是一个非常复杂的过程，计算机图形学中通常 采用数学经验模型来替代复杂的物理模型。
其中 I a 表示场景中的环境光的大小， ka 为环境光反射的系数。
第十章
2
二、漫反射（Diffuse reflection）:
粗糙的物体表面往往将入射光向各个方向反射，这种光线的散射 现象称为漫反射。假定物体为理想漫反射体，即光线被物体表面漫反 射后向各个方向以同等光强度发散，而与观察方向无关。 物体表面上某点的漫反射光强度可 用公式表示为： 光源 L