在 3D 图形中，表面的材质属性、物体与光线的距离、光线的角度、视点和其他条件都会影响着色。简单地说，着色是计算颜色的过程，它的变化方式，基本上是我们在 3D 场景中看到对象的方式。
您的目标可能是创建用户无法与现实世界区分开来的逼真的阴影，或者您可能想尝试一种具有怪诞色彩的新艺术方法。根据您的目标，您应该使用某种着色技术。
在本文中将介绍 3D 中最常见的着色方法，并了解它们之间的差异，以便您具备进一步探索该主题的必要背景。
法线
没有法线就不能存在 3D 着色。问题是，物体在某个特定点的亮度取决于该点的法线（与表面垂直的矢量）与从表面反弹的光线之间的角度。角度越大，该点的表面越暗。
反向法线
在设计术语中，反向法线是被反转、翻转或反转并指向相反方向的法线。例如，平均而言，球体的法线指向外部，使其看起来像一个模糊的怪物或细菌。当您将其法线反转时，它们指向内部。为什么这有关系？
翻转的法线改变了面的方向，显示了它的背面。结果，阴影也发生了变化，浅色的脸看起来很暗，而深色的脸变成了浅色。
法线角度
法线非常有用，可以让 3D 设计师尝试使用阴影。操纵法线角度——由法线向量和从表面反弹的光轨迹形成的角度——你可以调整阴影。法线方向和光线方向之间的角度越大，阴影越硬，而角度越小，阴影越柔和。
平面阴影
平面着色是具有这种块状 lo-fi 外观的着色模型，带有 90 年代早期游戏的怀旧氛围。每个 3D 模型都是定义形状的顶点的组合。每个顶点都有自己的法线，我们用它来确定应用于该顶点的光量。因此，每个多边形都接收到等量的光，具有平坦的阴影，无需进行数学校正，使对象看起来既锐利又平坦。
平滑阴影
平滑着色以温和的方式处理两个相邻多边形之间的颜色过渡。它会导致看起来难以区分的软化粗糙边缘。请记住，平滑着色的计算成本很高，因为它需要一种更复杂的方法来定义面部每个点的颜色。相比之下，平面着色对面部的每个像素应用相同的颜色。
物理阴影
正如你可能从它的名字中猜到的那样，物理阴影倾向于模仿来自现实世界的光流。自然，光的行为取决于表面类型以及它是否包含金属原子。该模型的核心原理是将平坦或无光泽的表面渲染为混凝土，带有一点微光和光线。
Phong 阴影
Phong 着色以 Bui Tuong Phong 的名字命名，他于 1973 年在犹他大学的论文中首次提到它。Phong 着色是一种通过计算和分布每个兴趣点的光来渲染多表面形状的优雅方式表面而不是每个顶点。因此，对象看起来更平滑、更逼真，因为着色使用了基于每个像素的颜色和照明的更复杂的计算。
朗伯着色
兰伯特阴影有助于创建光滑的哑光表面。该模型在一个小平面区域的法向量周围均匀分布光线。一旦法线向量或光方向发生变化，平坦区域的光扩散也会发生变化。该模型以约翰·海因里希·兰伯特 (Johann Heinrich Lambert) 的名字命名，他在 1760 年出版的《光度计》一书中介绍了完美扩散。
cel shading
cel shading 与其他模型的不同之处在于其非逼真的卡通风格。cel shading 不是平滑渐变的阴影和高光，而是用大块颜色渲染对象，创造出相当平坦的漫画般的外观。该技术出现在 2000 年代，通常与电子游戏 Jet Set Radio 相关联，从而广泛提升了它的受欢迎程度。
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