一、光照模型

1. Shading ：显示一个物体的色彩以及色彩在光照环境下的明暗变化的描绘方法

2. 物体表面颜色

物体表面呈现的颜色是由物体表面向视线方向反射的光能决定的；若辐射出的光中等量包含了所有波长的可见光，则呈现为白、灰、黑，否则为彩色。

当光照射到一个物体表面时会产生反射光、透射光或转换为能量。其中反射光和透射光的强弱决定了物体表面的明暗程度，而这些光中所含不同波长光的比例则决定了物体表面颜色。

3. 着色点颜色决定因素

物体的几何形状；   物体材质、颜色、纹理、透明度；   表面光洁度；  光源位置、距离、颜色、数量、强度、种类；   环境遮挡关系、光的反射与折射、阴影；   视点位置

4. 光照明模型定义

根据光学物理中的有关定律，在已知物体物理形态和光源性质的条件下，能够计算出场景中景物表面上任一点投向观察者眼中的光亮度大小和色彩组成的数学模型。

光照模型考虑的主要因素： 光源特性、 表面特性、观察角度

5. 光照模型分类

局部（简单）光照模型：仅考虑光源直接照射在物体表面产生的反射光；假定物体表面不透明

全局光照模型：考虑光源直接、间接照射引起的反射、透射光；假定可以存在透明物体

6. 光照明模型发展历史

1967年，Wylie等人第一次在显示物体时加入了光照明效果，认为光的强度与物体到光源的距离成反比关系。

1970年，Bouknight提出了第一个光反射模型：    Lambert漫反射光+环境光

1971年，Gourand提出了漫反射模型加插值的概念：    Lambert漫反射光+Barycentric插值

1975年，Phong提出了图形学中第一个有影响的，也是最有影响的光照模型：Phong模型  -     漫反射+环境光+高光

二、简单（局部）光照明模型

1. 简单光照明模型的假设

简单光照明模型用来计算从物体表面任一着色点反射到人眼的光强度（颜色）

简单光照明模型的假设：

1）光源为点光源

2）仅考虑入射光源经过镜面反射、漫折射直接进入人眼的光线

3）物体间经过多次反射后进入人眼的光线，笼统地用环境光模拟

简单光照明模型的前提条件：

1）视线向量v

2）表面法向量n

3）光线向量l（可有多条光线）

4）表面参数（表面材质、表面颜色、光滑度）

简单光照明模型计算公式：

2. 简单光照明模型公式的推导

1）环境反射光：

由于许多物体表面多次反射而产生的均匀照明光线。在空间中近似均匀分布，即在任何位置、任何方向上强度一样 。

Ie：物体的环境光反射强度（物体表面亮度）

Ia：环境光强度(光强)

Ka：物体对环境光的反射系数（0-1之间）

在分布均匀的环境光照射下，不同物体表面所呈现的亮度未必相同，因为它们的环境光反射系数不同

具有不同环境光反射系数的两个球，从各方向看去，同一个物体颜色相同

缺点：虽然不同的物体具有不同的亮度，但是同一物体的表面的亮度是一个恒定的值，没有明暗的自然过度。

2）漫反射光 ：

粗糙、无光泽物体表面对光的反射表现为漫反射。

漫反射分量表示特定光源在景物表面某一点的反射光中那些向空间各方向均匀反射出去的光。

漫反射光亮度与视点位置无关。

朗伯余弦定律：对于一个漫反射体，表面的反射光亮度和光源入射角的余弦成正比。

Id ：物体表面漫反射的光强度

Ip ：入射光强

Kd：漫反射系数,即入射光线中被漫反射部分的百分比

θ：入射角

公式简化：

设N为物体表面的单位法向量，L为表面上一点指向点光源的单位向量：则