投光物

一个光源把光投射到物体上，叫做投光（Light casters）。

定向光

当一个光源很远的时候，来自光源的每条光线接近于平行。无论物体和观察者在哪儿看，就像所有的光线来自于同一个方向。当一个光源被设置为无限远时，它被称为定向光(Directional Light)，因为所有的光线都有着同一个方向；它会独立于光源的位置。

定向光

点光源

定向光作为全局光可以照亮整个场景，但是另一方面除了定向光，我们通常也需要几个点光源(Point Light)，在场景里发亮。点光是一个在空间里有位置的光源，它向所有方向发光，光线随距离增加逐渐变暗。想象灯泡和火炬作为投光物，它们可以扮演点光的角色。

点光源

光的衰减

随着光线穿越距离的变远使得亮度也相应地减少的现象，通常称之为衰减(Attenuation)。

衰减值

常数项通常是1.0，它的作用是保证分母永远不会比1.0小。

一次项用于与距离值相乘，这会以线性的方式减少亮度。

二次项用于与距离的平方相乘，为光源设置一个亮度的二次递减。二次项在距离比较近的时候相比一次项会比一次项更小，但是当距离更远的时候比一次项更大。

衰减曲线

正确的衰减值的设置由很多因素决定：环境、你希望光所覆盖的距离范围、光的类型等。大多数场合，这是经验的问题，也要适度调整。

一些经验值

聚光

聚光（Spotlight）是一种位于环境中某处的光源，它不是向所有方向照射，而是只朝某个方向照射。结果是只有一个聚光照射方向的确定半径内的物体才会被照亮，其他的都保持黑暗。聚光的好例子是路灯或手电筒。

OpenGL中的聚光用世界空间位置，一个方向和一个指定了聚光半径的切光角来表示。我们计算的每个片段，如果片段在聚光的切光方向之间（就是在圆锥体内），我们就会把片段照亮。下面的图可以让你明白聚光是如何工作的：

聚光

LightDir：从片段指向光源的向量。

SpotDir：聚光所指向的方向。

ϕ：定义聚光半径的切光角。每个落在这个角度之外的，聚光都不会照亮。

θ：LightDir向量和SpotDir向量之间的角度。θ值应该比Φ值小，这样才会在聚光内。

聚光边缘的平滑和软化

为创建聚光的平滑边，我们去模拟的聚光有一个内圆锥和外圆锥。可以把内圆锥设置为前面部分定义的圆锥，我们希望外圆锥从内边到外边逐步的变暗。

为创建外圆锥，我们简单定义另一个余弦值，它代表聚光的方向向量和外圆锥的向量（等于它的半径）的角度。然后，如果片段在内圆锥和外圆锥之间，就会给它计算出一个0.0到1.0之间的亮度。如果片段在内圆锥以内这个亮度就等于1.0，如果在外面就是0.0。

我们可以使用下面的公式计算这样的值：

聚光亮度值

这里ϵ是内部圆锥（ϕ）和外部圆锥（γ）的差。结果I的值是聚光在当前片段的亮度。

聚光亮度示例

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图片和一些文字来源于https://learnopengl-cn.github.io，本人收集作为笔记，如有侵权，望告知

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