传统的冯氏光照模型中,镜面光照的算法能够取得比较好的效果:
但是该光照模型也有限制,可以看到,在下图镜面高光区域的边缘出现了一道很明显的断层。出现这个问题的原因是观察向量和反射向量间的夹角不能大于90度。如果点积的结果为负数,镜面光分量会变为0.0。
在进行漫反射光照计算时,光照方向与法向量夹角超过90°就代表着光照来自背面,这时不显示光照是正确的,但是镜面光的计算可一定不是这样,因为光照入射角和视角夹角大于90°能看到镜面高光可不是什么违背常理的事,哪怕视角离反射方向甚远,只要高光反射系数够小,那么它的反射分量也是不能够忽略的,就如上图那样,要解决这部分光照的缺陷,我们就要想另一种方式来进行近似:
那就是如上图所示,将视角向量和入射向量相加得到的半程向量与法向量进行点乘计算,这样夹角大于90°的光线才是真正看不到的,结果如下,可见镜面光照的边缘处的确平滑了许多:
下面是一个简单的着色器光照计算示例:
vec3 CalcDirLight(DirLight light, vec3 normal, vec3 viewDir)
{
vec3 lightDir = normalize(-light.direction);
// 漫反射着色
float diff = max(dot(normal, lightDir), 0.0);
// 镜面光着色
vec3 halfDir = normalize(lightDir + viewDir);
float spec = pow(max(dot(halfDir, normal), 0.0), material.shininess);
// 合并结果
vec3 ambient = light.ambient * vec3(texture(material.diffuse, TexCoords));
vec3 diffuse = light.diffuse * diff * vec3(texture(material.diffuse, TexCoords));
vec3 specular = light.specular * spec * vec3(texture(material.specular, TexCoords));
return (ambient + diffuse + specular);
}