CS184.1X 計算機圖形學導論 第7講 V1-3 學習筆記
L7V1：OPENGL 著色：學習動機
1.光照的重要性
1）能夠真正顯示出形狀感知的外觀；
2）準確的著色和光照對對傳達物體的形狀非常重要；
3）著色的方式也十分重要：平面著色（GL_FLAT）、平滑著色（GL_SMOOTH）。
2.顏色
1）RGB模式：分為Red、Green、Blue三個通道
2）RGBA模式：OpenGL中常用此模式，A代表著透明度，每個通道占8bit，總共4字節。
L7V2：OPENGL 著色：Gouraud and Phong Shading
1.Gouraud Shading--標準的平滑著色
1）方法：采用線性插值的方法進行平滑著色；
2）變量說明：I1、I2
3）公式推導：
a.首先沿Y軸方向插值，得到Ia、Ib：
b.在掃描線上沿X軸方向插值，得到Ip：
4）極端情況：當以上公式分母等於0時，該公式無法進行插值；
解決方法：將模型細化，分割成足夠多的三角形。
2.Phong Shading （≠ Phong Illumination）
1）思想：不是對顏色進行插值，而是對法向量進行插值；
2）整個光照計算是逐個像素進行的；
L7V3：OPENGL 著色：光照和著色
1.光源
1）屬性：Position、Color;
2）衰減模型：
其中：atten代表光強，d代表距離，kc
3）常數設置（一般情況下，假設光源不存在能量衰竭）：
a）點光源：（kc, kl, kq）=（0, 0, 1）；
b）線光源：（kc, kl, kq）=（0, 1, 0）；
c）面光源（方向光源）：（kc, kl, kq）=（1, 0, 0），此處忽略光強衰減；
2.材質
1）計算法向量 -->進而計算漫反射、鏡面反射的反射方向；需要計算出每一個頂點的法向量；
一些由GLUT提供的圖形，GLUT已經計算好了法向量；
2）著色模式：
A）環境光（Ambient）：即使沒有光照射到表面，仍然有光在屋內來回反射，並且產生了漫反射或環境光的感覺；需要設置一個環境光強度，一般來說很小，使不存在黑色的像素；
B）漫反射（Diffuse）：對應粗糙不光滑的表面，如墻壁、地板；光均勻地向各個方向反射；
C）鏡面反射（Specular）：對應於光滑的物體；
D）發射光（Emissive）：對應於太陽光等光源，對應於直接看向光源發出的光，而不是反射方向的，在OpenGL中，想看到光源還必須創建光源的幾何體；
3.Phong Illumination
1）簡單依賴於視點的高光，不基於物理；
2）思想：a）在鏡面反射上，選擇視線和反射光線之間進行點積，更進一步，給cos項加上指數來控制表面的光澤度，高光到底有多亮；b）取光源、視線之間的角度的一半，求視線和法向的點積，這樣會更接近；
3）Phong Formula
4）Blinn-Phong Formula
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