Phong和Blinn Phong光照模型

phong和

blinn-phong

是計算鏡面反射光的兩種光照模型，兩者僅僅有很小的不同之處。

1.phong模型

phone模型計算中的乙個關鍵步驟就是反射向量r的計算：

上圖中的位於表面「下面」

的向量 

『i』 

是原始 

『i』 

向量的拷貝，並且二者是一樣的，現在我們的目標計算出向量 

『r』 

。根據向量相加原則，向量 

『r』 

等於 'i' + 'v'

，『i』 

是已知的，所以我們需要做的就是找出向量 

『v』。注意法向量 

『n』 

的負方向就是 

『-n』

，我們可以在 

『i』 

和 『-n』 

之間使用乙個點乘運算就能得到 

『i』 

在 『-n』 

上面的投影的模。這個模正好是 

『v』 

的模的一半，由於 

『v』 

與 『n』 

有相同的方向，我們可以將這個模乘上 

『n』 

（其模為 

1 ）再乘上 

2 即可得到 

『v』。總結一下就是下面的公式：

2.blinn-phong模型

phong模型中計算反射光線的向量是一件相對比較耗時的任務，因此

blinn-phong

對這一點進行了改進。

ks：物體對於反射光線的衰減係數

n：表面法向量

h：光入射方向

l和視點方向

v的中間向量

shininess：高光係數

可見，通過該式計算鏡面反射光是符合基本規律的，當視點方向和反射光線方向一致時，計算得到的h與n

平行，dot(n,h)

取得最大；當視點方向

v偏離反射方向時，

h也偏離n。

同時h的計算比起反射向量

r的計算簡單的多，

r向量的計算需要若干次的向量乘法與加法，而

h的計算僅僅需要一次加法。

下面是用cg著色語言書寫的phong和blinn-phong的頂點和片段著色程式

phong_fragmentlighting_v.cg

1

struct
v2f;
6void
phong_fragmentlighting_v(float4 position :position,
7float4 normal:normal,
8uniform float4x4 modelmatrix,
9uniform float4x4 modelmatrix_it,
10uniform float4x4 modelviewproj,
11out
v2f o)

phong_fragmentlighting_f.cg

1

void
phong_fragmentlighting_f(float3 position :texcoord0,
2float3 normal: texcoord1,
3uniform float3 globalambient,
4uniform float3 lightcolor,
5uniform float3 lightposition,
6uniform float3 eyeposition,
7uniform float3 ke,
8uniform float3 ka,
9uniform float3 kd,
10uniform float3 ks,
11                                uniform float
shininess,
12out
float4 color:color)
13

blinnphong_fragmentlighting_v.cg

1

struct
v2f;
6void
blinnphong_fragmentlighting_v(float4 position :position,
7float4 normal:normal,
8uniform float4x4 modelmatrix,
9uniform float4x4 modelmatrix_it,
10uniform float4x4 modelviewproj,
11out
v2f o)

blinnphong_fragmentlighting_f.cg

1

void
blinnphong_fragmentlighting_f(float3 position :texcoord0,
2float3 normal: texcoord1,
3uniform float3 globalambient,
4uniform float3 lightcolor,
5uniform float3 lightposition,
6uniform float3 eyeposition,
7uniform float3 ke,
8uniform float3 ka,
9uniform float3 kd,
10uniform float3 ks,
11                                uniform float
shininess,
12out
float4 color:color)
13

效果對比：

phong光照模型
blinn-phong光照模型
通過簡單的對比發現，在相同條件下blinn-phong的高光範圍要比phong更大，寫實效果phong光照模型更好。但演算法簡單，執行速度快是blinn-phong光照模型的優點。

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