高光#

高光的方向 -> 越光滑 越趋于镜面反射的方向

观察的方向越接近镜面反射的方向 越能看到高光

当观察方向接近镜面反射方向的时候 <=> 法线方向n 接近于 半程向量h

知道两个单位向量l和v，求他俩的角平分线向量很简单，将两个向量相加，并求归一化

所以为了知道能否看到高光，布林冯模型只需要知道n和h是否接近

如果用视线方向v和高光方向R来判断能否看到高光，就是冯模型 (点乘接近1即向量接近）（冯模型计算量大）

向量之间的夹角余弦确实可以衡量两向量是否接近，但容忍度太大了

在一次幂的cos曲线下可看到，当夹角很大时，仍然有很大的值，这样生成的高光就会很大

正常情况下，我们认为高光都是很小很亮的

随着指数增加，能看到在大约0~30°之内才可以看到高光，这样就算一个合理的模型

在布林冯模型下，一般来说，指数选在100~200之间，高光角度大约在3~5°之间，算是比较真实的

纵向来看，反射系数Ks越大，高光越亮

横向来看，指数p越大，高光越小

环境光照#

一个茶杯，在光源并没有直接照射的方向上也有一定的亮度，因为一个光线可以弹射很多次，从四面八方打到任何一个点，这些光照就算是环境光照

由于环境光照非常复杂，这里我们假设一个点受到的环境光照永远都是相同的，强度称为 Ⅰa

任何一个点都有自己的颜色，Ka相当于环境光的系数

可以近似的得到一个环境光La = KaⅠa

Blinn-Phong Reflection Model#

环境光（无论方向）（常数颜色） + 漫反射（无论观测方向）（光照/法线） + 高光 = 布林冯反射模型

ShadingFrequencies 着色频率#

三个球具有完全相同的空间信息，着色频率不同后表现不一样

如何求逐顶点的法线#

将和顶点相邻的面的法向量做加权平均

如何求逐像素的法线#

已知顶点法线，如何求中间某一点的法线---->插值、重心坐标

图形管线/实时渲染管线#

• 顶点处理 将三维空间的点投影在平面上

• 三角形处理 将这些点连接形成三角形

• 光栅化 将三角形离散成为屏幕上的Fragment（未经处理的像素）

• 着色 给像素上色

• 后处理 深度缓冲-处理遮挡关系，MSAA等抗锯齿

（以上操作都在硬件中处理好了，也就是gpu工作流程）

实际例子

• MVP变换 --- 顶点处理 MVP变换本质上就是将不同的顶点进行变换

• 对像素采样 --- 光栅化

• 判定fragment是否可见 --- Fragment处理 Z-Buffer 深度测试

• Shading --- 顶点 或 像素处理 如果用的是GouraudShading，那么进行的就是顶点处理 如果用的是PhongShading，那么进行的就是像素处理

Shader#

现代GPU中，这套渲染管线某些部分是可编程的，可以由开发者去定义顶点/像素如何着色

也就是用代码控制如何着色

这部分代码就叫Shader

Shader指定的是每一个像素/顶点如何着色，所以不能也不用去指定某一个像素如何着色

如果写的是顶点操作，这个shader就叫做VertexShader（顶点着色器）

如果写的是像素操作，这个shader就叫做FragmentShader（片段/片元着色器）/PixelShader（像素着色器）

TextureMapping --- 纹理映射#

我们希望得到一个三角形，三角形里面映射了一张图片，怎么得到？

以球来说，我们发现不同位置有不同颜色，球整体其实公用同一个着色模型，唯一区别就是漫反射系数Kd不同

（Kd忘了的话看Lecture7末尾）

我们希望有一种方法，可以定义一个物体上任意一点的基本属性

3D物体的表面其实都是2D的，比如地球仪，将地球仪上的图撕下来，可以平铺成一张2D的图

物体的表面，通过这种方式可以和一张图有一一对应的关系，这张图就叫纹理

将这张图平铺/裁剪/拉伸到任何物体表面，就叫纹理映射

空间上模型的三角形怎么对应到纹理上的三角形？

由美术同学提供

纹理上的坐标系通常以UV来表示

通常约定U和V的范围[0,1]

当纹理不断重复贴到模型上，可以得到不错的效果，虽然看纹理效果可以看到两张纹理之间有很明显的变化，但是在场景中很自然的无缝衔接

说明这个纹理本身设计的好，这种纹理叫TilableTextures

这种纹理的设计也是很值得研究的