OpenGL光照和颜色

OpenGL场景中模型颜色的产生，大致为如下的流程图所描述：++

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（1）当不开启光照时，使用顶点颜色来产生整个表面的颜色。

用glShadeModel可以设置表面内部像素颜色产生的方式。GL_FLAT/GL_SMOOTH.

（2）一般而言，开启光照后，在场景中至少需要有一个光源（GL_LIGHT0...GL_LIGHT7）

通过glEnable(GL_LIGHT0) glDisable(GL_LIGHT0) 来开启和关闭指定的光源。

--- 全局环境光 ---

1 2	`GLfloat gAmbient[] = {0.6, 0,6, 0,6, 1.0};` `glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, gAmbient);`

（3）设置光源的光分量 -- 环境光/漫色光/镜面光

默认情况下，GL_LIGHT0...GL_LIGHT7 的GL_AMBIENT值为(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);

GL_LIGHT0的GL_DIFFUSE和GL_SPECULAR值为(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)，

GL_LIGHT1...GL_LIGHT7 的GL_DIFFUSE和GL_SPECULAR值为(0.0, 0.0, 0.0, 0.0)。

GLfloat lightAmbient[] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
GLfloat lightDiffuse[]   = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
GLfloat lightSpecular[] = {0.5, 0.5, 0.5, 1.0};
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, lightAmbient);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, lightDiffuse);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, lightSpecular);

（4）设置光源的位置和方向

-- 平行光 -- 没有位置只有方向

1 2	`GLfloat lightPosition[] = {8.5, 5.0, -2.0, 0.0};` `// w=0.0` `glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, lightPosition);`

-- 点光源 -- 有位置没有方向

1 2	`GLfloat lightPosition[] = {8.5, 5.0, -2.0, 1.0};` `// w不为0` `glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, lightPosition);`

-- 聚光灯 -- 有位置有方向

GLfloat lightPosition[] = {-6.0, 1.0, 3.0, 1.0};   // w不为0
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, lightPosition);
GLfloat lightDirection[] = {1.0, 1.0, 0.0};
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPOT_DIRECTION, lightDirection);  // 聚光灯主轴方向  spot direction
glLightf(GL_LIGHT0, GL_SPOT_CUTOFF, 45.0);   // cutoff角度  spot cutoff

** 平行光不会随着距离d增加而衰减，但点光源和聚光灯会发生衰减。

attenuation为衰变系数，系数值越大，衰变越快。

默认情况下，c=1.0, l=0.0, q=0.0

glLightf(GL_LIGHT0, GL_CONSTANT_ATTENUATION, 2.0);     // c 系数
glLightf(GL_LIGHT0, GL_LINEAR_ATTENUATION, 1.0);        // l 系数
glLightf(GL_LIGHT0, GL_QUADRATIC_ATTENUATION, 0.5);    // q 系数

（5）设置材质属性

环境光、散射光不受视点位置的影响。物体看起来是什么颜色，很大程度上地受到散射光的影响，环境光反射也对物体的颜色有一定的影响。

因为当光直射物体时，散射光最强；非直射时，环境光效果明显。对于真实的世界中的物体，其散射光与环境光通常是同一个颜色。

物体的镜面反射会在物体表面产生一个高亮区。观察者所看到的镜面反射依赖于视点位置 -- 沿着反射光的方向亮度最高。

默认情况下，材质的GL_AMBIENT值为(0.2, 0.2, 0.2, 1.0)；GL_DIFFUSE值为(0.8, 0.8, 0.8, 1.0)；

GL_SPECULAR值为(0.0, 0.0, 0.0, 1.0)；GL_SHININESS值为0.0【取值范围为[0.0, 128.0]，数值越大，高亮区越小，亮度越高】；

GL_GL_EMISSION值为(0.0, 0.0, 0.0, 1.0)

GLfloat matAmbient[] = {0.6, 0.6, 0.6, 1.0};
GLfloat matDiffuse[]   = {0.35, 0.35, 0.35, 1.0};
GLfloat matAmbDif[]   = {0.5, 0.5, 0.5, 1.0};
GLfloat matSpecular[] = {0.2, 0.2, 0.2, 1.0};
GLfloat shine[] = {5.0}; 
GLfloat matEmission[] = {0.3, 0.1, 0.1, 1.0};
glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_AMBIENT, matAmbient);
glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_DIFFUSE, matDiffuse); 
glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, matAmbDif);  // 将背景颜色和散射颜色设置成同一颜色
glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_SPECULAR, matSpecular);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, shine);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, matEmission);  // 用来模拟物体发光的效果，但这不是光源

（6）颜色材质模式

使用颜色材质可以用较小的代价，快速改变场景中模型的颜色。其具体用法如下：

glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
glColorMaterial(GL_FRONT, GL_DIFFUSE);
glColor3f(0.2, 0.5, 0.8);
/*** 绘制一些物体 ***/
glColorMaterial(GL_FRONT, GL_SPECULAR);
glColor3f(0.9, 0.1, 0.3);
/*** 绘制另外一些物体 ***/
glDisable(GL_COLOR_MATERIAL);

（7）参考

http://fly.cc.fer.hr/~unreal/theredbook/

http://www.john-chapman.net/content.php?id=3

http://www.sjbaker.org/steve/omniv/opengl_lighting.html

http://blog.csdn.net/gamesdev/article/details/9796715