常用光照計算算法

此處根據GPU 編程與CG 語言之陽春白雪下里巴人這本書進行概括整理，對常用的一下算法收集到一塊；
常用的材質參數我會再進行整理

經典光照模型

• 漫反射 Lambert（蘭伯特）模型
  
  1. 對於僅暴露在環境光下的Lambert反射體
     C_ambdiff = K_aC_a
     K_a爲材質對環境光的反射係數，C_a爲環境光顏色，C_ambdiff爲物體與環境光的交互反射光顏色；
  2. 對於暴露在方向光下的Lambert反射體
     C_idiffuse = K_d (C_L * Md) cosθ
     K_d爲材質對漫反射光的反射係數，C_L是點光線顏色，θ是物體法線與光方向的夾角，K_d同上，C_idiffuse爲物體漫反射後光線顏色, Md爲材質本身顏色；
• 鏡面反射與Phong 模型
  
  1. 計算鏡面反射的Phong模型
     C_spec = K_s (C_L * Ms) (V·R)^ns
     K_s爲材質的鏡面反射係數，ns爲高光指數，V爲頂點到視點的方向向量，R代表反射光方向，Ms爲材質高光顏色；
     R的求法：
     R + L = 2（L·N）N //L爲頂點指向光源的方向向量，N爲法向量
     可得，R = 2（L·N）N - L;
  2. 計算鏡面反射的Blin-Phong模型
     C_spec = K_s (C_L * Ms) (N·H)^ns
     H爲L與V的中間向量，也稱半角向量，Im爲材質本身顏色；
     H的求法：H = (L + V) / |L + V|;
     Blin-Phong模型相比於Phong模型，減少了計算量，但模擬效果沒有Phong模型真實

可得到經典光照模型下的光強計算公式爲：

C = K_aC_a + K_d (C_L * Md) cosθ + K_s (C_L * Ms) (V·R)^ns 或
C = K_aC_a + K_d (C_L * Md) cosθ + K_s(C_L * Ms) (N·H)^ns
需要的參數爲：
float：K_a、K_d、K_s;
vec3：C_a、C_L，Md，Ms、V、N、L；

• Half Lambert(半蘭伯特)模型
  該模型是在原模型上進行了簡單修改，公式如下：
  I_idiffuse = K_d (I_L * Im)（α * cosθ + β)
  
  1. 與原模型相比，對cosθ進行了一個α倍的縮放，和一個β大小的偏移；
  2. 絕大多數情況下，α、β的值取0.5。即：
     I_idiffuse = K_d (I_L * Im)（0.5cosθ + 0.5)
  3. 用途：可替換經典光照模型中的Lambert模型；
• Fresnel Reflection（菲涅爾反射）
  光線照射到透明物體上時，一部分發生反射，一部分進入物體內部並在介質交界處發生折射，被反射和折射的光通量存在一定的比率關係，這個比率關係可以通過Fresnel 定律進行計算。
  
  1. 通常我們所說的fresnel 係數指“反射係數“；如果fresnel爲0.7，那麼被反射光線就佔70%，穿過表面的折射光線則是30%。
  2. 我們用Kr 表示fresnel 反射係數，用Kt表示折射係數
  3. 用途：在渲染具有反射和折射的透明物體時，配合環境紋理使用；

關於高級光照模型等我學會了再寫==