c++ - Blinn-Phong 照明 - 什么是完整颜色的最佳计算

Question

我读过的几乎所有文章和书籍都指出最终颜色的构成是:finalColor = ambientColor + lambertianTerm * diffuseColor (= material color) + specularIntensity * specularColor (= light color)

lambertianTerm = dot( surfaceNormal, normalize( lightPos - surfacePos ) );

halfVector = normalize( normalize( lightPos - surfacePos ) + normalize( eyePos - surfacePos );
specularFactor = max( dot( halfVector, surfaceNormal ), 0.0f );

specularIntensity = pow( specularFactor, surfaceShininessLevel );

以下是一些使用上述方法计算最终颜色的地方:OpenGL SuperBible 6th edition -> Rendering Techniques -> Lighting Models -> Blinn-Phong Lighting，Wikipedia -> Blinn–Phong shading model (see the fragment shader) , 和其他人。

最终颜色的计算有一个问题:灯光的颜色(也考虑多光源的情况)不参与漫反射颜色的制定。考虑反光系数很大的情况 - 比方说 128.0，因此镜面反射点很小并且物体的大部分区域使用漫反射项着色。还让物体的颜色为绿色，光的颜色为红色。如果没有环境颜色，上面等式的输出是一个部分点亮的纯绿色物体，上面有一个小黄点 = 绿色 + 红色 = 从绿色物体反射的红色光源的光: 这是不正确的。当然，绿色+红色就是黄色，但是你肯定不会看到纯绿色的球，也不会看到黄色的高光点。手里拿着一个绿色 Shiny 的球 - 例如台球游戏中的大 6，然后用红灯点亮它 - 我可以向你保证你不会只看到绿色漫反射和黄色镜面反射。相反，您会看到混合的绿色 + 红色用于漫反射和更多的红色镜面反射点。目前为止我找到的计算最终颜色的最佳方法 - 平均混合:

finalColor = ambient
             + lambertianTerm * ( surfaceColor + lightColor ) / 2.0 
             + specularIntensity * lightColor;

尝试叠加混合:

const vec4 srgbLuminanceFactor = vec4( 0.2125f, 0.7154f, 0.0721f, 1.0f );
vec4 overlay( vec4 baseColor, vec4 blendColor )
{
    float luminance = dot( baseColor, srgbLuminanceFactor );
    vec4 lowerLumOverlay = 2.0f * blendColor * baseColor;
    if ( luminance < 0.45f )
    {
        return lowerLumOverlay;
    }

    const vec4 whiteColor = vec4( 1.0 );
    vec4 higherLumOverlay = whiteColor - 2.0f * ( whiteColor - blendColor ) * ( whiteColor - baseColor );
    return luminance > 0.55f
           ? higherLumOverlay
           : mix( lowerLumOverlay, higherLumOverlay, ( luminance - 0.45f ) * 10.0f );
}

...但看起来不太好。可能光和物体的颜色应该以另一个线性比例混合:

mix( surfaceColor, lightColor, ratio );

...或以我无法想到的非线性方式。

那么最后一个问题:完整颜色的最佳计算是什么？另外，如果我遗漏了什么，请告诉我，但在我看来，纯绿色图片 + 纯黄色镜面高光完全不是真实世界的场景。

Answer 1

表面颜色的意思是“什么光的颜色可以从这个表面扩散”。

镜面反射颜色的意思是“什么光的颜色可以从这个表面反射”。

光色的含义是“到达表面的光的颜色”。

所以你必须将它们相乘:

   finalColor = ambient
             + lambertianTerm * surfaceColor * lightColor
             + specularIntensity * specularColor * lightColor;