Lambertain, Specular, Phong, Dichromatic光照模型

漫反射 環境光是對光照現像的最簡單抽象，因而侷限性很大。它僅能描述光線在空間中無方向並均勻散佈時的狀態。很多情況下，入射光是帶有方向的，比如典型的陽光。
如果光照射到比較粗糙的物體表面，如粉筆，由於這些表面從各個方向等強度地反射光，因而從各個視角出發，物體表面呈現相同的亮度，所看到的物體表面某點的明暗程度不隨觀測者的位置變化的，這種等同地向各個方向散射的現象稱爲光的漫反射（diffuse reflection）。
簡單光照模型模擬物體表面對光的反射作用。光源被假定爲點光源，其幾何形狀爲一個點，向周圍所有方向上輻射等強度的光，在物體表面產生反射作用。
　 圖例

　

Lambert反射 漫反射光的強度近似地服從於Lambert定律，即漫反射光的光強僅與入射光的方向和反射點處表面法向夾角的餘弦成正比。
　 由此可以構造出Lambert漫反射模型：
Idiffuse =Id Kd cosθ
Idiffuse表示物體表面某點的漫反射光強
Id爲點光源，Kd(0<Kd<1)表示物體表面該點對漫反射光的反射屬性
　 θ是入射光線的方向與物體表面該點處法線N的夾角，或稱爲入射角(0≤θ≤90°)
入射角爲零時，說明光線垂直於物體表面，漫反射光強最大；
90°時光線與物體表面平行，物體接收不到任何光線。
　 圖例：

　

把環境光模型添加進來，最後，Lambert光照模型可寫爲：
I= IaKa + Id Kdcosθ= IaKa + Id Kd(L·N)
該模型包含環境光和漫反射光

鏡面反射
　

Lambert模型較好地表現了粗糙表面上的光照現象，如石灰粉刷的牆壁、紙張等
但在用於諸如金屬材質製成的物體時，則會顯得呆板，表現不出光澤，主要原因是該模型沒有考慮這些表面的鏡面反射效果。

如果光照射到相當光滑的表面，就產生鏡面反射（specular reflection），鏡面反射的特點是在光滑表面會產生一塊稱之爲高光（high light）的特亮區域 。
　

鏡面反射遵循光的反射定律：

反射光與入射光位於表面法向兩側，對理想反射面（如鏡面），入射角等於反射角，觀察者只能在表面法向的反射方向一側才能看到反射光。

　

• Phong模型
  　

  • 對於非理想反射面，如蘋果、塑料球等的表面，由於鏡面反射光復雜的物理性質，常採用Phong提出的一個經驗模型，認爲鏡面反射的強度與反射光線和視線的夾角α相關：
    
    Ispec = IsKscosns α(α∈(0,90º))
    Ks爲物體表面某點的高亮光係數
    ns爲物體表面的鏡面反射指數，反映了物體表面的光澤程度， ns越大，表示物體越接近於鏡面。
    只有視線與光源在物體表面的反射光線非常接近時才能看到鏡面反射光，此時，鏡面反射光將會在反射方向附近形成很亮的光斑，稱爲高光現象。ns越小，表示物體越粗糙；當ns爲零時，鏡面反射光便退化爲與視點、光源均無關的環境光。
    　

  • 將鏡面反射光與環境光、漫反射光疊加起來形成單一光源照射下更爲真實的Phong光照模型：
    
    I = Ia Ka+IdKdcosθ+IsKscosns α
    θ ：入射角
    α ：視線與鏡面反射方向的夾角
    

  • 摘自：上海交通大學計算機圖形學課件

  • Dichromatic 雙色反射模型

  • 該理論認爲反射光的顏色是界面反射(耀斑顏色)和本體反射(物體顏色)的線性組合,這兩
    
    種反射光在顏色空間的三維直方圖中形成特定的聚類(點簇)。