光线追踪 — 光照模型

1.简单光照模型——环境光

2.Lambert光照模型（漫反射）

Lambert光照模型是一个非常简单的模型，早在200 多年前，一个叫Lambert的家伙提出，当光照射到粗糙 的表面时，它将向四周均匀的反射。这种各向同性的反 射叫漫反射(Diffuse reflection)
漫反射光的强度服从于Lambert定律，漫反射的光强 与入射光的方向和反射点处表面法向夹角的余弦成正比。
Lambert模型的数学表达示如下： Idiffuse = KdIdcosθ
Kd表示物体表面漫反射属性，Id表时入射光强。若N 表示入射点单位法向量，L表示从入射点指向光源的单位 向量（注意是入射点指向光源，表示了入射光的方向）， 由点乘与cos之间的关系，cosθ = N●L,则Lmbert模型 可表示为： Idiffuse = KdId(N●L)

3.Phong模型（镜面反射）

一个光滑物体被光照射时，可以早某个方向上看到很强的反射光，这是因为在接近镜面反射角的一个区域内，反射了入射光的全部或大部分光强，这种现象称为镜面发射。
故此，Phong Bui Tuong提出一个计算镜面反射光强的光照模型，称为Phong模型，认为镜面反射的光强与反射光线和视线的夹角相关。
Phong模型数学表达式：Ispec = KsIl(V·R)^n
注：((V·R)^n
表示（V·R）的n次方即(V·R)^n 。Ks表示材质的镜面反射系数，n指高光指数，V表示从顶点到视点观察方向，R表示反射光方向。高光指数n反映了物体表面的光泽程度。n越大，反射越集中，当偏离发射方向时，光线衰减的越厉害，只有当视线方向与反射光线非常接近时，才能看到镜面反射的高光现象。此时，镜面反射光将会在反射方向附近形成亮且小的光斑。n越小，表示物体表面越粗糙，反射光越分散，观察到的光斑区域越小，强度弱。
反射光方向向量R可以通过入射方向L（从顶点指向光源）和物体表面法向量L求出。
R+L = 2*(N·L)N，R=2(N·L)*N-L

注：Ip:入射光强，Ks:镜面反射系数，ns:镜面高光系数，ψ：R和N的夹角