冯氏光照 phong lighting

参考LearnOpenGL

冯氏光照主要把光照分解成三个分量：

• 环境光（ambient lighting） 模拟物体在暗处也能依稀有点自身颜色 权值=光源颜色*一个小系数
• 漫反射（diffuse lighting） 模拟漫反射，能体现物体的基本的立体结构，也就是正对光源背对光源效果 权值=光源颜色*光线和法向量夹角余弦
• 镜面光（specular lighting） 模拟镜面反射，大概能局部模拟出一些高光效果，相对漫反射多了一个对观察者的依赖，形象的说，反射光线和视线的夹角越小，光越量，这里使用这个夹角\(\theta\) 的n次幂来模拟 权值=\(cos(\theta)^n * light\)，这里的n被称作反光度（Shininess）

最后将三个分量的权值加起来，然后乘上物体本来的颜色，就获得了冯氏光照模型的光照效果。其中乘法是将权值（一个三维向量）按位乘物体本色（一个三维向量），本质上是模拟光学上物体在被光照时反射的效果。

如下可得片着色器实现：

//环境光，小系数*光源颜色
float ambientStrength = 0.1;
vec3 ambient = ambientStrength * lightColor;


//漫反射，夹角余弦*光源，Normal为法线向量，先归一化
vec3 norm = normalize(Normal);
//光线向量通过光源-点坐标获得，归一化，光源通过uniform传入
vec3 lightDir = normalize(lightPos - FragPos);
//通过单位向量点乘获得夹角，同时避免负值出现的奇怪情况
float diff = max(dot(norm, lightDir), 0.0);
vec3 diffuse = diff * lightColor;


//镜面反射，这边的镜面反射系数前面预乘了个系数0.5
float specularStrength = 0.5;
//视线向量通过视点-点坐标
vec3 viewDir = normalize(viewPos - FragPos);
//反射光线计算，norm和lightdir在上面计算获得，取反可以画图理解下
vec3 reflectDir = reflect(-lightDir, norm);  
//计算余弦的n（32）次幂
float spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0), 32);
vec3 specular = specularStrength * spec * lightColor;  


//三种光照分量相加，在乘上物体本身颜色，输出
vec3 result = (ambient + diffuse + specular) * objectColor;
FragColor = vec4(result, 1.0);