真實的光照非常的複雜，所以有關光照的算法和論文也有不少，想要模擬出更真實的光照往往需要很強的實力，很牛的算法以及很高的數學/物理水平，與此相關的技術到現在爲止也只是在發展中（包括目前比較火的“光線追蹤”），當然，還是要從最簡單的入手，儘可能以最低的門檻，做出個大致的樣子來
一、光照模型與光源
之所以說光照比較複雜，主要是在物理和數學專業上的難度，光通常都不是來自於同一光源，而是來自散落於我們周圍的很多光源，即使它們可能並不是那麼顯而易見，光的一個屬性是，它可以向很多方向發散和反彈，又或是多次反射，所以光最後到達的地點可能並不是它所臨近的直射方向；
光能夠像這樣反射(Reflect)到其他表面，一個物體的光照可能受到來自一個非直射的光源影響
一種基礎光照模型：馮氏光照模型(Phong)的主要結構由3個元素組成
- 環境(Ambient)光：即使在黑暗的情況下，世界上也仍然有一些光亮（月亮、一個來自遠處的光)，所以物體永遠不會是完全黑暗的，只要你在室外
- 漫反射(Diffuse)：模擬一個發光物對物體的方向性影響(Directional Impact)，它是馮氏光照模型最顯著的組成部分，面向光源的一面比其他面會更亮
- 鏡面(Specular)光照：模擬有光澤物體上面出現的亮點，鏡面光照的顏色相比於物體的顏色更傾向於光的顏色
幾種常見光源：
- 環境光：一種低強度的光，沒有位置的概念，由光線經過周圍環境表面多次反射後形成的，可以用環境光可以描述一塊區域的亮度，通常是常量（對應光照模型中的環境光）
- 太陽光：定向光源，在無窮遠出發射光線，光線是平行的，強度不會隨着距離衰減（一般場景中只有至多一個）
- 點光源：在有限空間內某個點上發出的光線，光線強度會隨着距離衰減（最常見光源）
- 聚光燈(SpotLight)：一種具有錐形效果的光源，該光源擁有產生光的方向和角度，有主照射方向，光線強度會隨着距離，延着中心向外衰減（例如手電筒，舞臺燈）
陰影(Shadow)：
- 軟陰影：陰影邊界柔和，漸變，沒有鋸齒，常見而又普通
- 硬陰影：邊界銳利，通常出現在在和物體的交替處或者是光打下來離物體比較近的地方
二、環境光照
考慮環境光的性質，實現環境光照出乎意料的簡單，如下修改物體的片段着色器：我們只需要用光的顏色乘以一個很小的常量環境因子，再乘以物體的顏色就ok了，這也是最基礎的算法
#version 330 core
out vec4 color;
uniform vec3 objectColor;
uniform vec3 lightColor;
in vec2 texIn;
uniform sampler2D texOutA;
void main()
{
float ambientStrength = 0.1f;
vec3 ambient = ambientStrength * lightColor;
vec3 result = ambient * objectColor;
color = vec4(result, 1.0f);
}
爲了能看出效果，把背景換成黑色：
如果你覺得這過於簡單，可以去嘗試學習全局照明(Global Illumination)算法
三、漫反射和鏡面反射
再回到初高中物理，漫反射和鏡面反射的區別可以用一張圖表示：
爲了簡化問題，我們當然不可能去嘗試計算每條光線的反射角和反射結果，我們只需要知道：漫反射是一個“混沌”的過程，也就是說，無論在什麼方向上觀察物體，從物體反射到我們眼中的光線強度和方向（總量）都是大致相似的，我們只需要考慮光與物體之間的關係，而對於鏡面反射，我們就需要考慮到我們的觀察視角，換句話說：
- 對於漫反射：我們簡單考慮入射光與物體表面法向量的夾角，夾角越大則越亮
- 對於鏡面反射：我們簡單考慮反射光與視線方向的夾角，夾角越大則越亮
入射光和反射光關於物體反射點法向量對稱
對於實現可以參考後面的文章
參考文獻：https://learnopengl.com/Lighting/Basic-Lighting