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

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