总结光照模型 并生成matlab 代码

光照模型是计算机图形学中用于模拟物体表面反射光线和阴影的一种方法。常见的光照模型有Lambert光照模型、Phong光照模型和Blinn-Phong光照模型。

Lambert光照模型是一种基于漫反射的光照模型，其公式如下：

$I_{d} = k_{d} \times I_{p} \times cos(\theta)$

其中，$I_{d}$表示最终的漫反射光照强度，$k_{d}$表示物体表面的漫反射系数，$I_{p}$表示光源的强度，$\theta$表示光源和物体表面法向量之间的夹角。

Phong光照模型是一种基于漫反射、镜面反射和环境光的光照模型，其公式如下：

$I = k_{a} \times I_{a} + k_{d} \times I_{p} \times cos(\theta) + k_{s} \times I_{p} \times cos^{n}(\alpha)$

其中，$I$表示最终的光照强度，$k_{a}$、$k_{d}$和$k_{s}$分别表示物体表面的环境光、漫反射和镜面反射系数，$I_{a}$和$I_{p}$分别表示环境光和光源的强度，$\theta$表示光源和物体表面法向量之间的夹角，$\alpha$表示光源和反射光线之间的夹角，$n$表示物体的粗糙度。

Blinn-Phong光照模型是在Phong光照模型的基础上增加了半角向量的计算，其公式如下：

$I = k_{a} \times I_{a} + k_{d} \times I_{p} \times cos(\theta) + k_{s} \times I_{p} \times cos^{n}(\alpha_{h})$

其中，$\alpha_{h}$表示光源和半角向量之间的夹角。

下面是使用Matlab实现Phong光照模型的代码示例：

% 设置光源的位置和强度
light_pos = [0, 0, 1];
light_intensity = [1, 1, 1];

% 设置物体表面的环境光、漫反射和镜面反射系数
ambient_coeff = 0.1;
diffuse_coeff = 0.5;
specular_coeff = 0.4;

% 设置物体的粗糙度
roughness = 10;

% 计算每个像素点的光照强度
for i = 1:img_size(1)
    for j = 1:img_size(2)
        % 计算物体表面法向量
        normal = calculate_normal(i, j);
        
        % 计算光源和物体表面法向量之间的夹角
        theta = acos(dot(normal, light_pos) / (norm(normal) * norm(light_pos)));
        
        % 计算反射光线方向
        reflect_dir = reflect(light_pos, normal);
        
        % 计算观察方向
        view_dir = calculate_view_dir(i, j);
        
        % 计算光源和反射光线之间的夹角
        alpha = acos(dot(reflect_dir, view_dir) / (norm(reflect_dir) * norm(view_dir)));
        
        % 计算半角向量
        half_dir = (light_pos + view_dir) / norm(light_pos + view_dir);
        
        % 计算光照强度
        ambient = ambient_coeff * light_intensity;
        diffuse = diffuse_coeff * light_intensity * cos(theta);
        specular = specular_coeff * light_intensity * cos(alpha) ^ roughness;
        intensity = ambient + diffuse + specular;
        
        % 对光照强度进行截断
        intensity(intensity > 1) = 1;
        
        % 将光照强度应用到像素点上
        img(i, j, :) = img(i, j, :) .* intensity;
    end
end