浅析OpenGL光照

浅析OpenGL光照

    
    之前从来都没有涉及光照的内容，心想只要能通过常规的方法渲染出几何体甚至是模型就可以了，然而没有光照的日子注定是苦涩的，因为仅凭几何体和模型的颜色无法达到真是渲染的效果，在实际中有各种各样的光影响着我们的视觉效果，而OpenGL能够为我们还原现实生活中的光照现象。所以，我还是下决心研究OpenGL的光照了！
    
    为了研究固定管线渲染中光照的部分，我使用Qt和OpenGL技术制作了一个小小的程序，它可以设置光源的各种属性，由此了解光照的原理。
    
    首先呢，在OpenGL中要使用光照，只需简单地添加一句：

    glEnable( GL_LIGHTING );

    然后，如果需要添加某个光源，则需要这么写：

    glEnable( GL_LIGHT0 );

    当然，在OpenGL固定渲染管线中最多可以添加八个光源，它们的编号分别是GL_LIGHT0到GL_LIGHT7。当然，可以设置每一个光的详细属性，像这样：

    glLightfv( 光源编号, 光源属性, 值 );
    比如说glLightfv( GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, diffuse );

    我写的演示程序包含有许许多多的属性，它们是：

    它们其实是来自上述表：

Parameter Name	Default Value	Meaning
GL_AMBIENT	(0.0, 0.0, 0.0, 1.0)	ambient RGBA intensity of light
GL_DIFFUSE	(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)	diffuse RGBA intensity of light
GL_SPECULAR	(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)	specular RGBA intensity of light
GL_POSITION	(0.0, 0.0, 1.0, 0.0)	(x, y, z, w) position of light
GL_SPOT_DIRECTION	(0.0, 0.0, -1.0)	(x, y, z) direction of spotlight
GL_SPOT_EXPONENT	0.0	spotlight exponent
GL_SPOT_CUTOFF	180.0	spotlight cutoff angle
GL_CONSTANT_ATTENUATION	1.0	constant attenuation factor
GL_LINEAR_ATTENUATION	0.0	linear attenuation factor
GL_QUADRATIC_ATTENUATION	0.0	quadratic attenuation factor

 

通过设置这些属性以获得不同的结果。

1、环境光颜色改变的效果

2、漫反射颜色改变的效果

3、镜面反射颜色改变的效果

4、光源位置和光源方向改变的效果

5、光源衰减指数改变的效果

6、光源半切角改变的效果

7、光源常衰减指数改变的效果

8、光源线性衰减指数改变的效果

9、光源二次衰减指数改变的效果

此外，通过OpenGL设置全局环境光的函数来设置全局光。
glLightModelfv( GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, amb );
比如说在白天烈日暴晒，那么全局光可能就差不多是白色，而在晚上，全局光很微弱，可以近似为黑色。通过设置全局光来模拟场景中的光照基色。
比如下面两张图第一张是全局光RGB（75，75，75），而第二张则是RGB（215，215，215）。

    有关颜色追踪
    OpenGL为了方便地设置材质的相关属性，推出了颜色追踪的功能。它可以省去诸多glMaterialf(v)函数的调用，直接用glColor类函数代表这些材质即可。比如说

    glEnable( GL_COLOR_MATERIAL );// 开启颜色追踪
    glColorMaterial( GL_FRONT, GL_AMBIENT );// glColor在正面代表其环境材质
    glColor3fv( ambient );// 设定其环境材质
    glColorMaterial( GL_FRONT, GL_SPECULAR );// glColor在正面代表其镜面反射材质
    glColor3fv( specular );// 设定其镜面反射材质
    ……

    好了，有关OpenGL光照的研究也该告一段落了，我的演示程序中还有一些其它的功能，比如模型的渲染选项啊，还有设置背景颜色等等。大家都可以尝试体验一下。
    
    演示程序下载地址： 这里
    程序源代码下载地址：这里