跟月影学可视化
月影
前奇虎360奇舞团团长,可视化UI框架SpriteJS核心开发者,《JavaScript王者归来》作者
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课前必学 (2讲)
开篇词 | 不写网页的前端工程师,还能干什么?
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预习 | Web前端与可视化到底有什么区别?
图形基础篇 (4讲)
01 | 浏览器中实现可视化的四种方式
02 | 指令式绘图系统:如何用Canvas绘制层次关系图?
03 | 声明式图形系统:如何用SVG图形元素绘制可视化图表?
04 | GPU与渲染管线:如何用WebGL绘制最简单的几何图形?
数学篇 (5讲)
05 | 如何用向量和坐标系描述点和线段?
06 | 可视化中你必须要掌握的向量乘法知识
07 | 如何用向量和参数方程描述曲线?
08 | 如何利用三角剖分和向量操作描述并处理多边形?
09 | 如何用仿射变换对几何图形进行坐标变换?
视觉基础篇 (8讲)
10 | 图形系统如何表示颜色?
11|图案生成:如何生成重复图案、分形图案以及随机效果?
12 | 如何使用滤镜函数实现美颜效果?
13 | 如何给简单的图案添加纹理和复杂滤镜?
14 | 如何使用片元着色器进行几何造型?
15 | 如何用极坐标系绘制有趣图案?
16 | 如何使用噪声生成复杂的纹理?
17 | 如何使用后期处理通道增强图像效果?
视觉高级篇 (8讲)
18 | 如何生成简单动画让图形动起来?
19 | 如何用着色器实现像素动画?
20 | 如何用WebGL绘制3D物体?
21 | 如何添加相机,用透视原理对物体进行投影?
22 | 如何用仿射变换来移动和旋转3D物体?
23 | 如何模拟光照让3D场景更逼真?(上)
24 | 如何模拟光照让3D场景更逼真?(下)
25 | 如何用法线贴图模拟真实物体表面
特别放送 (1讲)
加餐一 | 作为一名程序员,数学到底要多好?
跟月影学可视化
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24 | 如何模拟光照让3D场景更逼真?(下)

月影 2020-08-17
你好,我是月影。今天,我们接着来讲,怎么模拟光照。
上节课,我们讲了四种光照的漫反射模型。实际上,因为物体的表面材质不同,反射光不仅有漫反射,还有镜面反射。
镜面反射与漫反射
什么是镜面反射呢?如果若干平行光照射在表面光滑的物体上,反射出来的光依然平行,这种反射就是镜面反射。镜面反射的性质是,入射光与法线的夹角等于反射光与法线的夹角。
越光滑的材质,它的镜面反射效果也就越强。最直接的表现就是物体表面会有闪耀的光斑,也叫镜面高光。但并不是所有光都能产生镜面反射,我们上节课讲的四种光源中,环境光因为没有方向,所以不参与镜面反射。剩下的平行光、点光源、聚光灯这三种光源,都是能够产生镜面反射的有向光。
镜面高光
那么今天,我们就来讨论一下如何实现镜面反射,然后将它和上节课的漫反射结合起来,就可以实现标准的光照模型,也就是 Phong 反射模型了,从而能让我们实现的可视化场景更加接近于自然界的效果。

如何实现有向光的镜面反射?

首先,镜面反射需要同时考虑光的入射方向以及相机也就是观察者所在的方向。
观察者与光的入射方向
接着,我们再来说说怎么实现镜面反射效果,一般来说需要 4 个步骤。
第一步,求出反射光线的方向向量。这里我们以点光源为例,要求出反射光的方向,我们可以直接使用 GLSL 的内置函数 reflect,这个函数能够返回一个向量相对于某个法向量的反射向量,正好就是我们要的镜面反射结果。
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