【OpenGL】笔记二十九、高级光照（镜面高光）

1.流程

传统的冯氏光照模型中，镜面光照的算法能够取得比较好的效果：


但是该光照模型也有限制，可以看到，在下图镜面高光区域的边缘出现了一道很明显的断层。出现这个问题的原因是观察向量和反射向量间的夹角不能大于90度。如果点积的结果为负数，镜面光分量会变为0.0。

在进行漫反射光照计算时，光照方向与法向量夹角超过90°就代表着光照来自背面，这时不显示光照是正确的，但是镜面光的计算可一定不是这样，因为光照入射角和视角夹角大于90°能看到镜面高光可不是什么违背常理的事，哪怕视角离反射方向甚远，只要高光反射系数够小，那么它的反射分量也是不能够忽略的，就如上图那样，要解决这部分光照的缺陷，我们就要想另一种方式来进行近似：

那就是如上图所示，将视角向量和入射向量相加得到的半程向量与法向量进行点乘计算，这样夹角大于90°的光线才是真正看不到的，结果如下，可见镜面光照的边缘处的确平滑了许多：

下面是一个简单的着色器光照计算示例：

vec3 CalcDirLight(DirLight light, vec3 normal, vec3 viewDir)
{
    
    vec3 lightDir = normalize(-light.direction);
    // 漫反射着色
    float diff = max(dot(normal, lightDir), 0.0);
    // 镜面光着色
    vec3 halfDir = normalize(lightDir + viewDir);
    float spec = pow(max(dot(halfDir, normal), 0.0), material.shininess);
    // 合并结果
    vec3 ambient  = light.ambient  * vec3(texture(material.diffuse, TexCoords));
    vec3 diffuse  = light.diffuse  * diff * vec3(texture(material.diffuse, TexCoords));
    vec3 specular = light.specular * spec * vec3(texture(material.specular, TexCoords));
    return (ambient + diffuse + specular);
}