OpenGL学习(基础光照)

news2025/7/17 17:58:27

这些光照模型都是基于我们对光的物理特性的理解。其中一个模型被称为冯氏光照模型(Phong Lighting Model)。冯氏光照模型的主要结构由3个分量组成:环境(Ambient)、漫反射(Diffuse)和镜面(Specular)光照

环境光照

全局照明(Global Illumination)算法,但是这种算法既开销高昂又极其复杂,所以我们将会先使用一个简化的全局照明模型,即环境光照。

怎样实现一个环境光照?

把环境光照添加到场景里非常简单。我们用光的颜色乘以一个很小的常量环境因子,再乘以物体的颜色,然后将最终结果作为片段的颜色

漫反射光照

 原理:

我们知道两个单位向量的夹角越小,它们点乘的结果越倾向于1。当两个向量的夹角为90度的时候,点乘会变为0。这同样适用于θ,θ越大,光对片段颜色的影响就应该越小。

如何计算漫反射光照?

  • 法向量:一个垂直于顶点表面的向量。
  • 定向的光线:作为光源的位置与片段的位置之间向量差的方向向量。为了计算这个光线,我们需要光的位置向量和片段的位置向量
//注意要标准化
vec3 norm = normalize(Normal);
vec3 lightDir = normalize(lightPos - FragPos);

//dot点乘,max取正
float diff = max(dot(norm, lightDir), 0.0);
vec3 diffuse = diff * lightColor;

//ambient :环境光照 = 光的颜色 * 环境系数
vec3 result = (ambient + diffuse) * objectColor;
FragColor = vec4(result, 1.0);

注意:为了(只)得到两个向量夹角的余弦值,我们使用的是单位向量(长度为1的向量),所以我们需要确保所有的向量都是标准化的,否则点乘返回的就不仅仅是余弦值了。

点乘表示cosθ,在(0,π/2)中,是减小的

光线向量 点乘 法向量:与法向量的夹角越小,cosθ越大,表示漫反射的影响越大。

法线矩阵

之前的计算都是方向量的坐标是局部坐标,片段位置的坐标是世界坐标,有没有什么办法可以将法向量的坐标变换到世界坐标呢?

Normal = mat3(transpose(inverse(model))) * aNormal;

镜面光照

反射向量与观察方向的角度差,它们之间夹角越小,镜面光的作用就越大 

观察方向 = 摄像机位置 - 片段位置

注意:我们应该从哪个坐标系中开始计算?

我们选择在世界空间进行光照计算,但是大多数人趋向于更偏向在观察空间进行光照计算。在观察空间计算的优势是,观察者的位置总是在(0, 0, 0),所以你已经零成本地拿到了观察者的位置。然而,若以学习为目的,我认为在世界空间中计算光照更符合直觉。如果你仍然希望在观察空间计算光照的话,你需要将所有相关的向量也用观察矩阵进行变换(不要忘记也修改法线矩阵)。

为什么计算反射向量的时候是用的-的?

vec3 reflectDir = reflect(-lightDir, norm);

因为:

 reflect函数要求第一个向量是光源指向片段位置的向量,但是lightDir当前正好相反,是从片段指向光源(由先前我们计算lightDir向量时,减法的顺序决定)

pow () 函数用来求 x 的 y 次幂(次方),其原型为:. double pow (double x, double y); 

float spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0), 32);
vec3 specular = specularStrength * spec * lightColor;

这个32是高光的反光度(Shininess)。一个物体的反光度越高,反射光的能力越强,散射得越少,高光点就会越小。在下面的图片里,你会看到不同反光度的视觉效果影响:

向量的运算

 向量的数乘满足交换律、各种结合律、对数和向量的分配率.(ka=ak,k(a+b)=ka+kb,(k+l)a=ka+la,k,l是数a,b是向量)向量的点乘:交换律、分配率(不满足结合律)a·b=b·aa·(b+c)=a·b+a·c(结果是一个数)向量的外积(叉乘):只满足对点、叉的分配率,交换变相反方向(a*b=-b*a)(结果是一个向量)

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/117605.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

吴恩达《机器学习》——线性回归代码实现

线性回归1. 单变量线性回归单变量线性回归公式损失函数优化算法——批梯度下降(BGD)2. 多变量线性回归特征缩放(标准化)参数的逆缩放3. 线性回归算法代码实现向量实现Python代码4. 实验结果单变量回归多变量回归实验总结数据集、源…

使用C#开发Word VSTO外接程序示例

目标:实现类似word中导航栏视图的功能。 创建新项目,选择模板“Word VSTO 外接程序”。选择工程,新建项目---新建功能区(可视化设计器)双击打开新建的可视化编辑器,编辑容器RibbonGroup在容器RibbonGroup里…

ReactJS入门之Model层

目录 一:分层 二:使用DVA进行数据分层管理 三:在model中请求数据 四:mock数据 一:分层 上图中,左侧是服务端代码的层次结构,由Controller、Service、Data Access 三层组成服务端系统&#…

Docker图文 | Docker、Dockerfile、Docker-compose、Docker镜像仓库操作 | 系统性学习 | 无知的我费曼笔记

Dokcer和Linux一样都是一些死命令,不必花费过多的时间去学习。 也不必花费过多时间专项地记忆,在实际运用中随用随取即可。 还不如将省下来的时间更多地花费在于培养思维上。 文章目录Docker1.初识Docker1.1.Docker意义1.1.1.应用部署的环境问题描述1.1…

Antd UI Switch组件 中 checked与defaultChecked踩坑记录

目录 需求分析 问题发现 解决方法 总结 需求分析 需求其实很简单,就是在对应的表格行内添加一个人switch 滑块,用于开启或关闭单点登录入口。只需要修改一下对应的表格,添加一个滑块组件,新增一个接口。于是菜鸡博主&#xf…

MySQL库的基本操作与数据库的备份

目录 1、什么是数据库 2、数据库的基本使用 <1>本地连接服务器 <2>创建数据库 <3>创建数据库实例 <4>字符集和校验规则 3、操纵数据库 <1> 查看数据库 <2> 显示创建语句 <3> 修改数据库 <4> 数据库删除 <5>…

遇到的问题

一、git 1. git push之前忘记git pull:需要指定如何协调不同的分支。 解决&#xff1a; (1) git config pull.rebase false (2) git status 用于查看在你上次提交之后是否有对文件进行再次修改 (3) git stash 将当前的工作状态保存到git栈 2. 删除本地分支 # 删除本地分支 git…

【C++初阶】C++的IO流

文章目录C语言的输入输出流CIO流C标准IO流C文件IO流stringstream的简单介绍所有的测试代码C语言的输入输出 C语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是scanf ()与printf()。 scanf(): 从标准输入设备(键盘)读取数据&#xff0c;并将值存放在变量中。printf(): 将指定的文字/字…

Python最适合做什么?

Python最适合做什么&#xff1f; 最近我在Reddit上讨论了为什么有人会使用Python而不是其他编程语言。这个讨论非常好&#xff0c;因此我想写一篇关于它的文章。 首先&#xff0c;让我告诉你我对Python的看法。Python是我喜欢的一种语言&#xff0c;可以用于各种各样的应用&a…

spark读取elasticSerach

搭建参考:我的这篇 elasticsearch搭建_我要用代码向我喜欢的女孩表白的博客-CSDN博客 为了方便测试&#xff0c;我们先建立个索引&#xff0c;如果没有索引&#xff0c;他也能插入&#xff0c;只是走的是默认插入格式。 不过虽然接触es已经4年了&#xff0c;但是在工作中&…

XSS攻击原理及预防方法

XSS攻击通常都是通过跨站指令代码攻击网站的后台漏洞。它和信息隐性代码攻击攻击的目标不同。前者是透过从Web前端输入信息至网站&#xff0c;导致网站输出了被恶意控制的网页内容&#xff0c;使得系统安全遭到破坏。而后者则是输入了足以改变系统所执行之SQL语句内容的字串&am…

【解决方案】一种简单且实用的化工厂人员定位系统

化工厂人员定位系统是推进我国安全生产状况持续稳定好转的有效载体&#xff0c;对化工行业的科学发展、安全发展起着重要的促进作用。 化工厂安全责任重于泰山&#xff0c;一旦发生事故后果不堪设想。目前&#xff0c;化工企业还存在着缺乏实时监督、缺乏主动干预、缺乏精准救援…

SpringCloud(9)— Elasticsearch聚合和自动补全

SpringCloud&#xff08;9&#xff09;— Elasticsearch聚合和自动补全 一 数据聚合 1.聚合的分类 聚合&#xff08;aggregations&#xff09;可以实现对文档数据的统计&#xff0c;分析&#xff0c;运算。常见的聚合有三种&#xff1a; 1.桶聚合&#xff08;Bucket&#x…

磁场传感器调研报告

目录 一.磁场传感器 二.磁场传感器工作原理 2.1霍尔效应原理 2.2霍尔传感器工作原理 三.磁场传感器分类介绍 3.1磁阻敏感器 3.2磁性液体加速度传感器 3.3磁性液体水平传感器 四.磁性传感器的应用 4.1汽车 4.2消费类电子产品 4.3工业智能控制和自动化 五、总结 一.…

iftop工具(网卡流量监控软件)的使用

直接运行iftop&#xff0c;不加任何参数 界面显示 界面上面显示的是类似刻度尺的刻度范围&#xff0c;为显示流量图形的长条作标尺用的。 中间的< >这两个左右箭头&#xff0c;表示的是流量的方向。 TX&#xff1a;发送流量 RX&#xff1a;接收流量 TOTAL&#xff1a;总…

open-local部署之后k8s的kube-scheduler挂掉问题

搭建一套k8s集群之后&#xff0c;本地存储化方案选择了阿里巴巴的open-local&#xff0c;没部署open-local&#xff0c;k8s 的kube-scheduler一切正常&#xff0c;只要按照官方文档部署了open-local&#xff0c;k8s的kube-scheduler就会挂掉&#xff0c;不是被kill掉&#xff…

Go的并发模型

Go的并发模型 文章目录Go的并发模型一、GO并发模型的三要素1.1 操作系统的用户空间和内核空间1.2 线程模型的实现&#xff08;1&#xff09;用户级线程模型&#xff08;2&#xff09;内核级线程模型&#xff08;3&#xff09;两级线程模型1.3 GO线程实现模型MPG二、什么是gorou…

选择题

目录 1058:选择题 输入格式&#xff1a; 输出格式&#xff1a; 输入样例&#xff1a; 输出样例&#xff1a; 代码长度限制: 时间限制: 内存限制: 思路: 1.选择题结构体 1.2 选择题结构体代码 2.判断选择题是否做对函数 2.1 判断选择题是否做对函数代码: 3.选择题的输入…

【并发】深入理解JMM并发三大特性(二)

t【并发】深入理解JMM&并发三大特性&#xff08;二&#xff09; 我们在上一篇文章中提到了JMM内存模型&#xff0c;并发的三大特性&#xff0c;其中对可见性做了详细的讲解&#xff01; 这一篇文章&#xff0c;将会站在硬件层面继续深入讲解并发的相关问题&#xff01; …

将整数字符串转成整数值

题目&#xff1a; 给定一个字符串 str&#xff0c;如果str符合日常书写的整数形式&#xff0c;并且属于 32 位整数的范围&#xff0c;返回 str 所代表的整数值&#xff0c;否则返回 0 。 举例&#xff1a; str "123" 返回 123 str "023" 返回 23 …