SharpGL学习笔记(十三) 光源例子：环绕二次曲面球体的光源
这是根据徐明亮《OpenGL游戏编程》书上光灯一节的一个例子改编的．
从这个例子可以学习到二次曲面的参数设置，程序中提供了两个画球的函数，一个是用三角形画出来的，一个是二次曲面构成的．
你会发现，跟三角形版本不同，二次曲面要做一些设定，否则画出来的球体无法接受光照．
先上代码：
1 using System; 2 using System.Collections.Generic; 3 using System.ComponentModel; 4 using System.Data; 5 using System.Drawing; 6 using System.Linq; 7 using System.Text; 8 using System.Windows.Forms; 9 using SharpGL; 10 11 namespace light2 12 { 13 /// <summary> 14 /// 原创文章,出自"博客园, 猪悟能'S博客" : http://www.cnblogs.com/hackpig/ 15 /// </summary> 16 public partial class SharpGLForm : Form 17 { 18 private float rotation = 0.0f; 19 float m_bReadX, m_bReadY; 20 float m_bGreenX, m_bGreenY; 21 float m_bBlueX, m_bBlueY; 22 23 //3个光源位置 24 float[] lightPosR = new float[] { 0f, 0f, 2f, 1f }; 25 float[] lightPosG = new float[] { 0f, 0f, 2f, 1f }; 26 float[] lightPosB = new float[] { 0f, 0f, 2f, 1f }; 27 28 //3个光源漫射光 29 float[] diffLightR = { 1f, 0f, 0f, 1f }; 30 float[] diffLightG = { 0f, 1f, 0f, 1f }; 31 float[] diffLightB = { 0f, 0f, 1f, 1f }; 32 33 //定义3个光源我镜面光 34 float[] specLightR = { 1f, 0f, 0f, 1f }; 35 float[] specLightG = { 0f, 1f, 0f, 1f }; 36 float[] specLightB = { 0f, 0f, 1f, 1f }; 37 38 //默认的光源, 灰色光源，用于默认照明 39 float[] defDiffLight = new float[] { 0.8f, 0.8f, 0.8f, 1f }; 40 float[] defSpecLight = new float[] { 1f, 1f, 1f, 1f }; 41 float[] defLightPos = new float[] { 0f, 0f, 10f, 1f }; 42 43 44 45 public SharpGLForm() 46 { 47 InitializeComponent(); 48 } 49 50 private void openGLControl_OpenGLDraw(object sender, PaintEventArgs e) 51 { 52 OpenGL gl = openGLControl.OpenGL; 53 gl.Clear(OpenGL.GL_COLOR_BUFFER_BIT | OpenGL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT); 54 gl.LoadIdentity(); 55 gl.Rotate(rotation, 0.0f, 1.0f, 0.0f); 56 57 draw(gl); 58 rotation += 3.0f; 59 60 update(gl); 61 } 62 63 void update(OpenGL gl) 64 { 65 gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHT1); 66 m_bReadX += 16; 67 m_bReadY += 12; 68 gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHT2); 69 m_bGreenX += 10; 70 m_bGreenY += 6; 71 gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHT3); 72 m_bBlueX += 2; 73 m_bBlueY += 4; 74 } 75 76 void draw(OpenGL gl) 77 { 78 gl.PushMatrix(); 79 //旋转红光 80 gl.Rotate(m_bReadX, 1f, 0f, 0f); 81 gl.Rotate(m_bReadY, 0f, 1f, 0f); 82 //设置红光的位置 83 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT1, OpenGL.GL_POSITION, lightPosR); 84 //绘制光球 85 gl.Translate(lightPosR[0], lightPosR[1], lightPosR[2]); 86 gl.Color(1f, 0f, 0f); 87 gl.PushAttrib(OpenGL.GL_LIGHTING_BIT); 88 gl.Disable(OpenGL.GL_LIGHTING); 89 drawSphere(gl,lightPosR[0], lightPosR[1], lightPosR[2],0.2f,10,10,false); 90 gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHTING); 91 gl.PopAttrib(); 92 gl.PopMatrix(); 93 94 95 gl.PushMatrix(); 96 //旋转绿光 97 gl.Rotate(m_bGreenX, 1f, 0f, 0f); 98 gl.Rotate(m_bGreenY, 0f, 1f, 0f); 99 //设置绿光的位置 100 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT2, OpenGL.GL_POSITION, lightPosG); 101 //绘制光球 102 gl.Translate(lightPosG[0], lightPosG[1], lightPosG[2]); 103 gl.Color(0f, 1f, 0f); 104 gl.PushAttrib(OpenGL.GL_LIGHTING_BIT); 105 gl.Disable(OpenGL.GL_LIGHTING); 106 drawSphere(gl, lightPosG[0], lightPosG[1], lightPosG[2], 0.2f, 10, 10 ,false); 107 gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHTING); 108 gl.PopAttrib(); 109 gl.PopMatrix(); 110 111 112 gl.PushMatrix(); 113 //旋转蓝光 114 gl.Rotate(m_bBlueX, 1f, 0f, 0f); 115 gl.Rotate(m_bBlueY, 0f, 1f, 0f); 116 //设置蓝光的位置 117 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT3, OpenGL.GL_POSITION, lightPosB); 118 //绘制光球 119 gl.Translate(lightPosB[0], lightPosB[1], lightPosB[2]); 120 gl.Color(0f, 0f, 1f); 121 gl.PushAttrib(OpenGL.GL_LIGHTING_BIT); 122 gl.Disable(OpenGL.GL_LIGHTING); 123 drawSphere(gl, lightPosB[0], lightPosB[1], lightPosB[2], 0.2f, 10, 10,false); 124 gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHTING); 125 gl.PopAttrib(); 126 gl.PopMatrix(); 127 128 129 //绘制球体 130 gl.PushMatrix(); 131 gl.Rotate(rotation, 1f, 0f, 0f); 132 gl.Rotate(rotation, 0f, 1f, 0f); 133 gl.Rotate(rotation, 0f, 0f, 1f); 134 drawSphere(gl, 0, 0, 0, 3, 40, 40,false); 135 136 gl.PopMatrix(); 137 138 gl.Flush(); 139 140 } 141 142 //二次曲面球体 143 void drawSphere(OpenGL gl,float x,float y,float z, double radius, int segx, int segy, bool isLines) 144 { 145 gl.PushMatrix(); 146 gl.Translate(x, y, z); 147 var sphere = gl.NewQuadric(); 148 if (isLines) 149 gl.QuadricDrawStyle(sphere, OpenGL.GL_LINES); 150 else 151 gl.QuadricDrawStyle(sphere, OpenGL.GL_QUADS); 152 gl.QuadricNormals(sphere, OpenGL.GLU_NONE); //GLU_NONE,GLU_FLAT,GLU_SMOOTH 153 gl.QuadricOrientation(sphere, (int)OpenGL.GLU_OUTSIDE); //GLU_OUTSIDE,GLU_INSIDE 154 gl.QuadricTexture(sphere, (int)OpenGL.GLU_FALSE); //GL_TRUE,GLU_FALSE 155 gl.Sphere(sphere, radius, segx, segy); 156 gl.DeleteQuadric(sphere); 157 gl.PopMatrix(); 158 } 159 160 //球心坐标为（x，y，z），球的半径为radius，M，N分别表示球体的横纵向被分成多少份 161 void drawSphere1(OpenGL gl, float xx, float yy, float zz, float radius, float M, float N,bool isLines) 162 { 163 const float PI = 3.1415926f; 164 float step_z = (float)Math.PI / M; 165 float step_xy = 2 * PI / N; 166 float[] x = new float[4] { 0, 0, 0, 0 }; 167 float[] y = new float[4] { 0, 0, 0, 0 }; 168 float[] z = new float[4] { 0, 0, 0, 0 }; 169 170 float angle_z = 0.0f; 171 float angle_xy = 0.0f; 172 int i = 0, j = 0; 173 gl.Begin(OpenGL.GL_QUADS); 174 for (i = 0; i < M; i++) 175 { 176 angle_z = i * step_z; 177 for (j = 0; j < N; j++) 178 { 179 angle_xy = j * step_xy; 180 181 x[0] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z) * Math.Cos(angle_xy)); 182 y[0] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z) * Math.Sin(angle_xy)); 183 z[0] = (float)(radius * Math.Cos(angle_z)); 184 185 x[1] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z + step_z) * Math.Cos(angle_xy)); 186 y[1] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z + step_z) * Math.Sin(angle_xy)); 187 z[1] = (float)(radius * Math.Cos(angle_z + step_z)); 188 189 x[2] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z + step_z) * Math.Cos(angle_xy + step_xy)); 190 y[2] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z + step_z) * Math.Sin(angle_xy + step_xy)); 191 z[2] = (float)(radius * Math.Cos(angle_z + step_z)); 192 193 x[3] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z) * Math.Cos(angle_xy + step_xy)); 194 y[3] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z) * Math.Sin(angle_xy + step_xy)); 195 z[3] = (float)(radius * Math.Cos(angle_z)); 196 197 for (int k = 0; k < 4; k++) 198 { 199 gl.Vertex(xx + x[k], yy + y[k], zz + z[k]); 200 } 201 } 202 } 203 gl.End(); 204 } 205 206 private void openGLControl_OpenGLInitialized(object sender, EventArgs e) 207 { 208 OpenGL gl = openGLControl.OpenGL; 209 setLight(gl); 210 //gl.Enable(OpenGL.GL_NORMALIZE); 211 gl.ClearColor(0, 0, 0, 0); 212 } 213 214 private void setLight(OpenGL gl) 215 { 216 //0号灯光，默认灯光 217 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT0, OpenGL.GL_DIFFUSE, defDiffLight); 218 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT0, OpenGL.GL_SPECULAR, defSpecLight); 219 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT0, OpenGL.GL_POSITION, defLightPos); 220 221 //1号灯光 222 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT1, OpenGL.GL_DIFFUSE, diffLightR); 223 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT1, OpenGL.GL_SPECULAR, specLightR); 224 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT1, OpenGL.GL_POSITION, lightPosR); 225 226 //2号灯光 227 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT2, OpenGL.GL_DIFFUSE, diffLightG); 228 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT2, OpenGL.GL_SPECULAR, specLightG); 229 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT2, OpenGL.GL_POSITION, lightPosG); 230 231 //3号灯光 232 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT3, OpenGL.GL_DIFFUSE, diffLightB); 233 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT3, OpenGL.GL_SPECULAR, specLightB); 234 gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT3, OpenGL.GL_POSITION, lightPosB); 235 236 gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHTING); 237 gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHT0); //启用默认光源 238 239 } 240 241 private void openGLControl_Resized(object sender, EventArgs e) 242 { 243 OpenGL gl = openGLControl.OpenGL; 244 gl.MatrixMode(OpenGL.GL_PROJECTION); 245 gl.LoadIdentity(); 246 gl.Perspective(70.0f, (double)Width / (double)Height, 0.01, 100.0); 247 gl.LookAt(-5, 5, -5, 0, 0, 0, 0, 1, 0); 248 gl.MatrixMode(OpenGL.GL_MODELVIEW); 249 } 250 251 } 252 }
截取了一帧的效果如下图：
有三个光球围绕球体旋转，三组光分别为红，绿，蓝，因此它们的组合可以在球面上生成所有可能的颜色效果．
函数drawSphere是二次曲面球体，函数drawSphere１是三角形构成的球体．
下面我们研究一下二次曲面的几个关键的需要注意的设置函数：
(１) QuadricDrawStyle(IntPtr quadObject, uint drawStyle);
第一个参数是二次方程对象状态的指针，第二个参数的枚举值如下表：
| 常量 | 描述 |
| GLU_FILL | 二次方程对象画成实体 |
| GLU_LINE | 二次方程对象画成线框 |
| GLU_POINT | 二次方程对象画成一组顶点的集合 |
| GLU_SILHOUETTE | 类似于线框，但相邻的多边形的边不被绘制。 |
(２) QuadricNormals(IntPtr quadricObject, uint normals);
这个函数指定二次方程对象如何生成法线。第二个参数可以是：GLU_NONE不生成法线，GLU_FLAT扁平法线，GLU_SMOOTH平滑法线。
(３) QuadricOrientation(IntPtr quadricObject, int orientation);
这个函数可以指定法线的朝向，指向外面还是只想里面。orientation可以是GLU_OUTSIDE或者是GLU_INSIDE这两个值。OpenGL默认是以GL_CCW逆时针为正方向的
(４) QuadricTexture(IntPtr quadricObject, int textureCoords);
这个函数可以指定二次方程表面的纹理坐标，textureCoords这个参数可以是GL_TRUE或者GL_FALSE.当为球体和圆柱体生成纹理坐标时，纹理是对称地环绕在球体和圆柱体的表面的。如果应用到圆盘上，那么纹理的中心就是圆盘的中心，然后以线性插值的方式扩展到圆盘的边界。
读者可以尝试改变这些函数的参数，会发现受光效果是不同的．
也可以尝试用drawSphere1()函数替换掉drawSphere()函数，它是不需要做任何设定，就有很好的效果．
原创文章,出自"博客园, 猪悟能'S博客" : http://www.cnblogs.com/hackpig/
