[從零開始計算機圖形學]之三高光
高光
有些物體表面是不光滑的，但是它們具有高光。比如拋光的瓷磚地面、光澤塗料和白板等。高光在表面上會隨著視點的移動而移動。
比如下圖：
圖中白色的部分就是高光，並且我們在不同的角度看它，它會在不同的位置高光。
模擬
高光依靠的就是純粹的一個數學模擬。它其實就是一個反射光。
L依舊指向光射入光線，N依舊為法向量，R為反射形成的光，它有著這樣的特別之處，那就是我們從觀察方向V來看，隨著 角度的增大，這個光會銳減的很快。
看函數 ,當
為0的時候，這個值剛好為1，當
增加到90°時候，這個值剛好減少到0.
所以我們可以用函數 來模擬物體的鏡面指數。
那麼高光將會造成的 在觀看角度
的值的計算如下：
代入可得
所以從 方向得到的高光強度是：
依舊記住我們只需要考慮大於0的狀況.
至此の偽碼
之前的偽碼依舊適用，我們需要考慮的是：
- 增加高光指數s
- 調整計算光的部分
我們首先給每個小球添加s，s越大會越閃亮(s = -1 表示物體並沒有)，按照作者的邏輯，同時我們添加一個巨大的小球，這樣它就會像一個平面一樣。
在計算高光的時候我們使用上方的公式，我們已經有 , s是小球本身的性質，我們也已經添加，需要的還有
,這是我們觀察的方向，view direction，記住我們光線追蹤的初衷，是從眼睛看出來，所以view direction特別簡單，就是
.
所以調整計算光的部分如下
ComputeLighting
ComputeLighting(P, N, V, s) {
i = 0.0
for light in scene.Lights {
if light.type == ambient {
i += light.intensity
} else {
if light.type == point
L = light.position - P
else
L = -light.direction
# diffuse
n_dot_l = dot(N, L)
if n_dot_l > 0
i += light.intensity*n_dot_l/(length(N)*length(L))
# specular
if s!= -1 {
R = 2*N*dot(N,L) -L
r_dot_v = dot(R, V)
if r_dot_v > 0
i += light.intensity*pow(r_dot_v/length(R)*length(V)),s)
}
}
}
return i
}
TraceRay
TraceRay(O, D, t_min, t_max){
closest_t = inf
closest_sphere = NULL
for sphere in scene.Spheres {
t1, t2 = IntersectRaySphere(O, D, sphere)
if t1 in [t_min, t_max] and t1 < closest_t
closest_t = t1
closest_sphere = sphere
if t2 in [t_min, t_max] and t2 < closest_t
closest_t = t2
closest_sphere = sphere
}
if closest_sphere == NULL
return BACKGROUND_COLOR
P = O + closest_t * D #交點P的位置
N = P - closest_sphere.center #計算P處的法向量
N = N / length(N) #normalize 法向量
return closest_sphere.color * ComputeLighting(P, N, -D, sphere.specular)
}
畫到畫布上
看結果：
KrisYu/computer-graphics-from-scratch-Notes
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