點光源與平行光

點光源與平行光

前言

  最近實作了點光源與平行光，以前都看別人寫好的光源，現在自己做的時候發現有些觀念跟我想的不一樣，在此做個紀錄。

內容

  在光的Diffuse的部分只需計算Lambert's cosine law，也就利用光的方向與三角形的Normal做點積(dot)，以前都沒發現實際上還要再加上一個"負號"才正確，想想點積後的結果是"1"的時候，表示光與normal同一方向，這時應該得到"-1"，再想想點積後的結果是"-1"的時後，表示光與normal相反方向，這時應該得到"1"，這樣剛好會差一個負號，這點請注意!再來要剃除負號的部分，讓光只會增亮而不會變暗，所以只需算diffuse的平行光計算如下

  diffuse = (light's intensity) * clamp(dot(lightDir,Normal) * -1, 0.0, 1.0)

接著是Specular的部分，需要一個Light與Normal的反射向量與鏡頭所看的方向兩個做點積，這裡要注意Reflect()的光方向要是"相反的"，如下圖示

Specular的計算

計算完後強度再利用pow()來控制"範圍"，接著再利用intensity來控制"亮度"，所以Specular的計算如下

  Specular = pow(clamp(dot(reflect(-LightDir,Normal),viewDir.xyz),0.0,1.0),(powIntensity) ) *                              (light's intensity)

接著是點光源與平行光的差異，平行光不需計算Specular的部分，所以傳入Shader計算時，只須傳一個方向，點光源在Shader計算時傳的是"光源的位置"，在diffuse 與Specular 的計算須要的"光的方向"是透過"光源的位置"與"目前計算的Pixel的位置"兩者來取得方向，並且點光源還需要多控制一個"範圍"。

參考資料

Lambert's cosine law