(3.8.4)--8.5 局部光照模型高级计算机图形学原理与实践.ppt

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1、光照模型局部光照模型-Cook Torrance小节目录：1、镜面反射项2、Fresnel项3、微平面分布函数4、几何衰减因子Blinn-Phong模型是一种经验模型，认为物体反射面是光滑的，镜面反射未考虑材质的物理属性，绘制效果更像塑料。微平面假说理论：微观角度看，粗糙不平的表面可以看做由无数微小的理想镜面组成，镜面反射和漫反射率和为1。N：平均法矢量H：微平面法矢量微平面假说来源：孔令德2020三维计算机图形学1982年，Cook和Torrance在几何光学基础上，对粗糙表面反射机理进行模拟，提出可用于模拟金属表面的Cook-Torrance物理光照模型。Cook-Torrance局部光照

2、模型-金属表面半角矢量：来源：孔令德2020三维计算机图形学Phong模型：Blinn-Phong模型：1、镜面反射项Cook-Torrance模型组成与简单光照模型一样，将反射光分为漫反射光和镜面反射光：其中，漫反射光计算方法相同；镜面反射项Rs改变：Cook-Torrance模型：其中，F为Fresnel项；D为微平面分布函数；G为几何衰减因子。表示每个光滑微平面的反射光与折射光之间的关系，可按照Schlick模型近似表达：2、Fresnel项F其中：f0为入射角接近0时的Fresnel反射率。【输入参数，例如0.3】简单光照模型认为高光区域是一个光滑的平面，可以使用一个法向量来表示。物理

3、光照模型认为高光区域是一个由无数微平面组成的粗糙区域，通过一个分布函数D来描述微平面存在的概率。这里使用Beckmann分布函数：3、微平面分布函数D其中：k为微平面斜率，用于度量表面的粗糙程度【输入参数，例如0.4】；为N和H的夹角。展开：Backmann分布函数的最终数学表达为：3、微平面分布函数D微平面上光线入射和反射有3种情况（如下图所示）：这种阻挡会造成镜面反射的轻微昏暗，可用几何衰减因子G来衡量这种影响。（a）无遮挡（b）入射光被遮挡shadow（c）反射光被遮挡mask4、几何衰减因子G来源：孔令德2020三维计算机图形学无遮挡：入射光被遮挡：反射光被遮挡：G被定义为3种情况的最小值：（a）无遮挡（b）入射光被遮挡shadow（c）反射光被遮挡mask4、几何衰减因子G1=1综上所示，Cook-Torrance光照模型的镜面反射项Rs为：微平面分布函数D几何衰减因子GFresnel项F绘制效果对比：Blinn-Phong仅有圆而亮的白色高光，看起来更像塑料。Cook-Torrance考虑微平面遮挡，更具有金属的磨光质感。（a）Blinn-Phong简单光照模型（b）Cook-Torrance局部光照模型来源：孔令德2020三维计算机图形学总结：1、镜面反射项2、Fresnel项3、微平面分布函数4、几何衰减因子