漫反射和Lambert模型

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9.3.2 漫反射和Lambert模型

　

• 漫反射
  • 环境光是对光照现像的最简单抽象，因而局限性很大。它仅能描述光线在空间中无方向并均匀散布时的状态。很多情况下，入射光是带有方向的，比如典型的阳光。
    如果光照射到比较粗糙的物体表面，如粉笔，由于这些表面从各个方向等强度地反射光，因而从各个视角出发，物体表面呈现相同的亮度，所看到的物体表面某点的明暗程度不随观测者的位置变化的，这种等同地向各个方向散射的现象称为光的漫反射（diffuse reflection）。
    简单光照模型模拟物体表面对光的反射作用。光源被假定为点光源，其几何形状为一个点，向周围所有方向上辐射等强度的光，在物体表面产生反射作用。
    　
  • 图例
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• Lambert反射
  • 漫反射光的强度近似地服从于Lambert定律，即漫反射光的光强仅与入射光的方向和反射点处表面法向夹角的余弦成正比。
    　
  • 由此可以构造出Lambert漫反射模型：
    Idiffuse =Id Kd cosθ
    Idiffuse表示物体表面某点的漫反射光强
    Id为点光源，Kd(0<Kd<1)表示物体表面该点对漫反射光的反射属性
    　
  • θ是入射光线的方向与物体表面该点处法线N的夹角，或称为入射角(0≤θ≤90°)
    入射角为零时，说明光线垂直于物体表面，漫反射光强最大；
    90°时光线与物体表面平行，物体接收不到任何光线。
    　
  • 图例：
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  • 把环境光模型添加进来，最后，Lambert光照模型可写为：
    I= IaKa + Id Kdcosθ= IaKa + Id Kd(L·N)
    该模型包含环境光和漫反射光

• 彩色光
  • 漫反射的颜色可由入射光的颜色和物体表面的颜色共同设定。
    例如，在RGB颜色模型下，物体的漫反射系数Kd的三元组(KdR KdG KdB )分别代表RGB三原色的漫反射系数，它们设定物体颜色，同样，照射光I的三元组为(IdR IdG IdB )，通过这些分量的调整得到不同的彩色光照效果：
    IR= IaRKaR + fatt IdR KdR(L·N)
    IG= IaGKaG + fatt IdGKdG(L·N)
    IB= IaBKaB + fatt IdBKdB(L·N)