SharpGL学习笔记(十二) 光源例子：解决光源场景中的常见问题

笔者学到光源这一节，遇到的问题就比较多了，收集了一些如下所述：

• (１)　导入的3ds模型，如果没有材质光照效果很奇怪．
  如下图
• 
• (２)　导入的3ds模型，有材质，灯光效果发暗，材质偏色，效果也很奇怪．

  下图中是有灯光的，但效果惨不忍睹．

• 
• (３)　场景引入灯光后，场景中的物体的颜色就全部消失了，即合引入颜色材质，效果也是怪怪的．

  如下图中的栅格，它原本应该是蓝色的．

• 
• (４)　场景中有物体引入材质后，整个场景的颜色就变得很奇怪

  下图中球体引入材质后，整个场景的颜色就变得很奇怪了．

• 

• (5) 导入的3ds模型，贴图颜色失真。

• 

  下图中的茶壶，柱体，地板的贴图分别对应上图材质图片，可以看到经过纹理映射后，贴图颜色失真。
  这种问题并不是光源的问题，但是我也在这里一并列出来。

• 

像这些问题，因为不好形容，网上也找不到合适的答案．群里的高手们也不屑回答这些菜鸟问题，因此只好自力更生了．

我先上一段演示场景的代码：

 using System;
 using System.Collections.Generic;
 using System.ComponentModel;
 using System.Data;
 using System.Drawing;
 using System.Linq;
 using System.Text;
 using System.Windows.Forms;
 using SharpGL;

 namespace SharpGLWinformsApplication1
 {
     /// <summary>
     /// 原创文章,出自"博客园, 猪悟能'S博客" : http://www.cnblogs.com/hackpig/
     /// </summary>
     public partial class SharpGLForm : Form
     {
         private float rotation = 0.0f,rotation2=0f,rotation3=0f;
         SharpGL.SceneGraph.Assets.Texture textureBox = new SharpGL.SceneGraph.Assets.Texture();

         float[] fLightPosition = new float[] { 16f, 9f, -18f, 0f };// 光源位置
         float[] fLightAmbient = new float[] { 1f, 1f, 1f, 0f };// 环境光参数
         float[] fLightDiffuse = new float[] { 1f, 1f, 1f,0f };// 漫射光参数

         float[] fLightPosition2 = new float[] { -7f, 5f, 2f, 0f };// 光源位置
         float[] fLightAmbient2 = new float[] { 0f, 0f, 1f, 0f };// 环境光参数
         float[] fLightDiffuse2 = new float[] { 0f, 0f, 1f, 0f };// 漫射光参数

         bool f1 = false;

         public SharpGLForm()
         {
             InitializeComponent();
         }

         private void openGLControl_OpenGLDraw(object sender, PaintEventArgs e)
         {
             OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
             gl.Clear(OpenGL.GL_COLOR_BUFFER_BIT | OpenGL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
             gl.LoadIdentity();
             gl.Rotate(rotation3, , , );
             drawGrid(gl);
             drawLightPT(gl);
             drawLightPT2(gl);
             drawTextrueBox(gl, , , );
             drawSphere(gl, , , , false);

             moveLightA(gl);
             rotation3+=0.1f;
         }

         private void moveLightA(OpenGL gl)
         {
             if (!f1)
                 --fLightPosition[];
             else
                 ++fLightPosition[];
             if (fLightPosition[] > 15f)
             {
                 f1 = !f1;
             }
             else if (fLightPosition[] < -25f)
             {
                 f1 = !f1;
             }
             gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT0, OpenGL.GL_POSITION, fLightPosition);//光源位置
         }

         private void drawLightPT(OpenGL gl)
         {
             gl.PushMatrix();
             {
                 gl.Disable(OpenGL.GL_TEXTURE_2D);
                 gl.Color(0f,1f, 1f);
                 gl.Scale(0.2, 0.2, 0.2);
                 gl.Translate(fLightPosition[]- , fLightPosition[]+, fLightPosition[]);
                 drawBox(gl, , , );
             }
             gl.PopMatrix();
         }

         private void drawLightPT2(OpenGL gl)
         {

             rotation2+=4f;
             gl.PushMatrix();
             {
                 gl.LoadIdentity();
                 gl.Disable(OpenGL.GL_TEXTURE_2D);
                 gl.Color(0f, 1f, 1f);
                 gl.Scale(0.2, 0.2, 0.2);
                 gl.Rotate(rotation2, , , );
                 gl.Translate(- ,  , );

                 drawBox(gl, , , );
             }
             gl.PopMatrix();
         }

         private void drawTextrueBox(OpenGL gl, float xPos, float yPos, float zPos)
         {
             rotation += 3.0f;
             gl.PushMatrix();
             {
                 textureBox.Bind(gl);
                 gl.Enable(OpenGL.GL_TEXTURE_2D);
                 gl.Rotate(rotation, , , );
                 gl.Translate(-, , -);
                 gl.Scale(, , );
                 drawBox(gl,xPos, yPos, zPos);
             }
             gl.PopMatrix();
         }

         private void drawBox(OpenGL gl, float xPos, float yPos, float zPos)
         {
             gl.PushMatrix();
             gl.Translate(xPos, yPos, zPos);

             gl.Begin(OpenGL.GL_QUADS);

             //前
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(, , );
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(-, , );
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(-, -, );
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(, -, );

             //底
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(, , );
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(, , -);
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(-, , -);
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(-, , );

             //左
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(-, , );
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(-, , -);
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(-, -, -);
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(-, -, );

             //右
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(, , );
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(, , -);
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(, -, -);
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(, -, );

             //后
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(, , -);
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(-, , -);
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(-, -, -);
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(, -, -);

             //顶
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(, -, );
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(, -, -);
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(-, -, -);
             gl.TexCoord(, ); gl.Vertex(-, -, );

             gl.End();
             gl.PopMatrix();

         }

         void drawSphere(OpenGL gl, double radius, int segx, int segy, bool isLines)
         {

             gl.PushMatrix();
             gl.Disable(OpenGL.GL_TEXTURE_2D);
             gl.Translate(-7f, -1f, 2f);
             var sphere = gl.NewQuadric();

             if (isLines)
                 gl.QuadricDrawStyle(sphere, OpenGL.GL_LINES);
             else
                 gl.QuadricDrawStyle(sphere, OpenGL.GL_QUADS);
             gl.QuadricNormals(sphere, OpenGL.GLU_SMOOTH);
             gl.QuadricOrientation(sphere, (int)OpenGL.GLU_OUTSIDE);
             gl.QuadricTexture(sphere, (int)OpenGL.GLU_FALSE);
             gl.Sphere(sphere, radius, segx, segy);
             gl.DeleteQuadric(sphere);
             gl.PopMatrix();

         }

         void drawGrid(OpenGL gl)
         {
             //关闭纹理和光照
             gl.Disable(OpenGL.GL_TEXTURE_2D);
             gl.Disable(OpenGL.GL_LIGHTING);

             //绘制过程
             gl.PushAttrib(OpenGL.GL_CURRENT_BIT);  //保存当前属性
             gl.PushMatrix();                        //压入堆栈
             gl.Translate(0f, -2f, 0f);
             gl.Color(0f, 0f, 1f);

             //在X,Z平面上绘制网格
             for (float i = -; i <= ; i += )
             {
                 //绘制线
                 gl.Begin(OpenGL.GL_LINES);
                 {
                     if (i == )
                         gl.Color(0f, 1f, 0f);
                     else
                         gl.Color(0f, 0f, 1f);

                     //X轴方向
                     gl.Vertex(-50f, 0f, i);
                     gl.Vertex(50f, 0f, i);
                     //Z轴方向
                     gl.Vertex(i, 0f, -50f);
                     gl.Vertex(i, 0f, 50f);

                 }
                 gl.End();
             }
             gl.PopMatrix();
             gl.PopAttrib();
             gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHTING);
         }

         private void openGLControl_OpenGLInitialized(object sender, EventArgs e)
         {
             OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
             textureBox.Create(gl, "image.bmp");

             gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT0, OpenGL.GL_AMBIENT, fLightAmbient);//环境光源
             gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT0, OpenGL.GL_DIFFUSE, fLightDiffuse);//漫射光源
             gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT0, OpenGL.GL_POSITION, fLightPosition);//光源位置 

             gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT1, OpenGL.GL_AMBIENT, fLightAmbient2);//环境光源
             gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT1, OpenGL.GL_DIFFUSE, fLightDiffuse2);//漫射光源
             gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT1, OpenGL.GL_POSITION, fLightPosition2);//光源位置 

             gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHTING);//开启光照
             gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHT0);
             gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHT1);

             gl.Enable(OpenGL.GL_NORMALIZE);
             gl.ClearColor(, , , );

         }

         private void openGLControl_Resized(object sender, EventArgs e)
         {
             OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
             gl.MatrixMode(OpenGL.GL_PROJECTION);
             gl.LoadIdentity();
             gl.Perspective(60.0f, (double)Width / (double)Height, 0.01, 100.0);
             gl.LookAt(-, , -, -, , , , , );
             gl.MatrixMode(OpenGL.GL_MODELVIEW);
         }

     }
 }

效果如下图：

场景中有两个光源，一个在Ｘ方向左右运行，一个绕点点在转圈．

Box上了材质贴图，球体没有材质．

从效果上看，已经解决了开头所述的问题(３)，(４)，我们提下关键点在哪里：

１.　第194,195行必须有，否则画栅格时会受到场景中的灯光，或者材质设定的影响，栅格原来颜色就没有了．

　　这个其实就是因为OpenGL是个状态机，其它部分代码改变了某些状态，画栅格时就会继承改变．

２.　同样原道理，第171行必须关闭纹理，否会受到Box材质设置状态的影响，球就不会是白色的了．

３.　第246行必须有，它用来自动归一化法线方向，因为光照效果由顶点和法线方向决定．

　　这就是问题(１)，(２)之所以有问题的原因．

　　而导入的3ds模型，其画三角形的函数中也需要注意Normal()函数的向量值有没有方向问题．
　　下图是修正了法线后的光照效果，可以看到是正常的．

　　　

4.  对于问题5，因为在检查了灯光与贴图后都是正常的， 所以问题只会在出现在贴图的时候。

经检测，是在导入3ds模形的代码中，关于读取贴图的一个函数Build2DMipmaps()中，把RGB换BGR即可。

GL.Build2DMipmaps(OpenGL.GL_TEXTURE_2D, 3, image.Width, image.Height, OpenGL.GL_BGR, OpenGL.GL_UNSIGNED_BYTE, bitmapdata.Scan0);

可以看到，效果正常了。

5.　最后一个困绕笔者的问题是物体旋转中心点的问题．这个话题跟灯光无关，在这个场景中恰好碰到了这个问题，发现原来是知识上的一个盲点．

　　演示场景中，你会看到Box并不是绕世界坐标系的原点(绿色线的交汇点)在转，而是沿指定位置为轴心在转．

　　是绕世界坐标原点转，还是绕你指定的坐标为轴转动，关键在于你是先Translate()，还是先Rotate().  读者可以参考下演示代码，然后自己尝试一下就知道了．

本节源代码下载

原创文章,出自"博客园, 猪悟能'S博客" : http://www.cnblogs.com/hackpig/