OpenGL光照设置,OpenGL光照和颜色

OpenGL场景中模型颜色的发生,大约为如下的流程图所描述:++

一.安装光源

图片 1

(一)光源的档次

++++++  ++++++  ++++++  ++++++

环境光

(1)当不开启光照时,使用极限颜色来发出任何外部的颜料。

环境光是一种无处不在的光。环境光源放出的光柱被以为来自其余方向。因而,当你仅为场景钦点环境光时,全部的实体无论法向量怎样,都将表现为同样的明暗程度。

      用glShadeModel能够设置表面内部像素颜色发生的章程。GL_FLAT/GL_SMOOTH.

点光源

++

由那种光源放出的强光来自同一些,且来势辐射向肆方。

(二)一般来说,开启光照后,在情景中至少须要有一个光源(GL_LIGHT0…GL_LIGHT7)

平行光

      通过glEnable(GL_LIGHT0)
 glDisable(GL_LIGHT0)
来张开和倒闭钦命的光源。

平行光又称镜面光,那种光线是互为平行的。从手电筒、太阳等实体射出的光明都属于平行光。

      —  全局环境光 —

聚光灯

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

那种光源的光柱从五个锥体中射出,在被照射的实体上发出聚光的功力。使用那种光源需求钦定光的射出方向以及锥体的顶角α。

++

(二)光的成份

(3)设置光源的光分量  —
环境光/漫色光/镜面光

对此各种光源,都有漫射光和平行光二种成份。

       暗中认可意况下,GL_LIGHT0…GL_LIGHT7 的GL_AMBIENT值为(0.0, 0.0,
0.0, 1.0);

在OpenGL中,环境光也被视作壹种卓殊的光源的成分来对待。

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

漫射光是指在光源中可见被漫反射的光的水彩成分(米黄则带有全部颜色),

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

而平行光是指光源中有所能够被镜面反射的光的颜料成分。

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);

因而点名这二种成份的颜色,就能决定光源是平行光源依然点光源。

++

(3)设置光源成分

(4)设置光源的地点和可行性

OpenGL能够同时为大家提供7个有效的光源。也正是说,我们最多能够而且启用7个光源。它们分别是GL_LIGHT0,GL_LIGHT1,GL_LIGHT2
……其中,GL_LIGHT0是最新鲜的1个光源。我们得感觉GL_LIGHT0钦点环境光成分。

      — 平行光 —        
未有地点唯有方向

a) 设置环境光

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

对于GL_LIGHT0,大家得感觉其内定环境光成分。 调用

      — 点光源 —          有岗位未有动向

glLightfv(GL_LIGHT0,  GL_AMBIENT /*模糊,环境光*/,
 ambientLight);

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

来安装场景的环境光。在上述函数调用中,第三个参数表示我们要对GL_LIGHT0进行安装,第2个参数表示大家要设置的是环境光成分,第三个参数则是三个数组,它有四个值,分别代表光源中带有红、绿、蓝二种光芒的成分。1般意况下都为壹,最终1项为透明度值,壹般也为一。

      — 聚光灯 —          有岗位有来头

总体的代码是这么的:

      图片 2

int AmbientLight[4]={1,1,1,1};
glLightfv(GL_LIGHT0,  GL_AMBIENT,  AmbientLight);
glEnable(GL_LIGHT0);      //允许0#灯使用

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

glEnable(GL_LIGHTING);   //开灯

   **
平行光不会趁机距离d扩大而衰减,但点光源和聚光灯会发生衰减。  

请小心在上述代码的第贰行和第肆行我们分别调用了glEnable函数开启GL_LIGHT0光源和光照系统。

       attenuation为衰变周到,周全值越大,衰变越快。

b)设置漫射光元素

       默许景况下,c=1.0, l=0.0, q=0.0

通过对漫射光成分的设置,我们得以生出1个点光源。方法和安装环境光成分相似,只需调用

    图片 3         
 图片 4

glLightfv(GL_LIGHT0,  GL_DIFFUSE/*漫反射*/,  DiffuseLight);

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

就能够。个中DiffuseLight是漫射光的颜色成分。诚如境况下也为(一,一,壹,1)

++

c)设置镜面光成分

(5)设置材料属性

透过对镜面光成分的装置,大家得以生出三个平行光源。方法和安装漫射光成分相似,只需调用

     
环境光、散射光不受视点地方的熏陶。物体看起来是什么颜色,一点都不小程度上地遇到散射光的影响,环境光反射也对实体的颜料有自然的熏陶。

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR,  SpecularLight);

     
因为当光直射物体时,散射光最强;非直射时,环境光效果分明。对于真正的世界中的物体,其散射光与环境光平常是同二个颜色。

就可以。在这之中SpecularLight是漫射光的水彩元素。能够依照不一致要求钦点分化的颜料。

     
物体的镜面反射会在物体表面爆发1个高亮区。观望者所见到的镜面反射重视于视点地点– 沿着反射光的动向亮度最高。

(四)设置光源的岗位

      默许情形下,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);

对此点光源和平行光源,大家平日需求钦定光源的地方来发生须求的功能。方法还是是调用glLightfv函数,仅仅是换到参数而已:

            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】;

glLightfv(GL_LIGHT0,  GL_POSITION,  LightPosition);

            GL_GL_EMISSION值为(0.0, 0.0, 0.0, 1.0)

在那之中,LightPosition也是三个肆维数组,四维数组的前三项依次为光源地方的X,Y,Z分量,第6个值十分特殊,一般为1或-1。当LightPosition[4]=-一的时候,表示光源位于距离场景Infiniti远的地点,无论后边设置的X,Y,Z是怎样值。当LightPosition[4]=一时,光源的岗位正是前叁项所钦点的任务。

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

 

++

2.光照模型

(陆)颜色质地方式

OpenGL的光照模型是用来模拟现实生活中的光照的。

     
使用颜色材料能够用较小的代价,连忙转移风貌中模型的水彩。其切实用法如下:

三.材质设定

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);

(一)材料颜色

++

OpenGL用资料对光的红、绿、蓝3本色的光滑度来就如定义材料的水彩。象光源同样,质感颜色也分为环境、漫反射和镜面反射成分,它们决定了资料对环境光、漫反射光和镜面反射光的反射程度。在进展光照计算时,材质对环境光的折射率与每一个进入光源的环境光结合,对漫反射光的光滑度与各样进入光源的漫反射光结合,对镜面光的光滑度与各种进入光源的镜面反射光结合。对环境光与漫反射光的反射程度决定了资料的颜料,并且它们很相像。对镜面反射光的折射率常常是反革命或水草绿(即对镜面反射光中红、绿、蓝的发光度一样)。镜面反射高光最亮的地方将改为具备光源镜面光强度的颜色。例如一个亮堂的革命塑料球,球的超过贰分一显示为革命,光亮的高光将是反动的。

(7)参考

(二)材料定义

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

材质的定义与光源的定义类似。其函数为:

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

void glMaterial{if}[v](GLenum face, GLenum pname, TYPE param);

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

概念光照总结中用到的日前质地。face能够是GL_FRONT、GL_BACK、GL_FRONT_AND_BACK,它标记当前材质应该选择到实体的哪3个表面;pname说多美滋(Dumex)个特定的材质;

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

pname参数值具体内容见下表。别的,参数GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE代表能够用同样的RAV4GB值设置环境光颜色和漫反射光颜色。

___________________________________________________________________

参数名 缺省值 说 明

GL_AMBIENT (0.2,0.贰,0.二,1.0)         材质的环境光颜色

GL_DIFFUSE (0.⑧,0.8,0.八,1.0)          材料的漫反射光颜色

GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE        材料的环境光和漫反射光颜色

GL_SPECULAWrangler (0.0,0.0,0.0,一.0)       材质的镜面反射光颜色

GL_SHINESS 0.0                                    镜面指数(光亮度)

GL_EMISSION (0.0,0.0,0.0,一.0)               材质的辐射光颜色

GL_COLOR_INDEXES (0,1,一)          质感的环境光、漫反射光和镜面光颜色

param是材质的具体数值,若函数为向量格局,则param是1组值的指针,反之为参数值本人。非向量方式仅用于安装GL_SHINESS。

_______________________________________________

(叁)材质奥德赛GB值和光源奥迪Q7GB值的涉嫌

材料的水彩与光源的颜料稍微差异。对于光源,Tucson、G、B值等于Highlander、G、B对其最大强度的百分比。若光源颜色的Enclave、G、B值都以一.0,则是最强的白光;若值变为0.伍,颜色仍为灰黄,但强度为本来的八分之四,于是表现为栗褐;若Haval=G=1.0,B=0.0,则光源为香艳。对于材料,福特Explorer、G、B值为材质对光的R、G、B成分的折射率。比如,一种质感的途锐=一.0,G=0.伍,B=0.0,则质感反射全体的黄色成分,2/4的莲红成分,不反光法国红成分。也正是说,若OpenGL的光源颜色为(LCR-V,LG,LB),材料颜色为(M路虎极光,MG,MB),那么,在不经意全数别的反射作用的场合下,最终到达眼睛的光的水彩为(L福睿斯*MR,LG*MG,LB*MB)。同样,如若有两束光,相应的值分别为(Wrangler1,G壹,B一)和(路虎极光2,G二,B二),则OpenGL将逐条颜色元素相加,得到(奥德赛一+Wrangler二,G一+G二,B一+B二),若任百分之十分的和值大于一(赶过了装备所能展现的亮度)则约简到一.0。

 

③.演示代码

 

//绘制茶壶
#include "stdafx.h"
#include <GL/glut.h>
#include <stdlib.h>

//自定义初始化opengl函数
void init(void)
{
    //材质反光性设置
    GLfloat mat_specular[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };  //镜面反射参数
    GLfloat mat_shininess[] = { 50.0 };               //高光指数
    GLfloat light_position[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 0.0 };
    GLfloat white_light[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };   //灯位置(1,1,1), 最后1-开关
    GLfloat Light_Model_Ambient[] = { 0.2, 0.2, 0.2, 1.0 }; //环境光参数

    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);  //背景色
    glShadeModel(GL_SMOOTH);           //多变性填充模式

    //材质属性
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mat_specular);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, mat_shininess);

    //灯光设置
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, white_light);   //散射光属性
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, white_light);  //镜面反射光
    glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, Light_Model_Ambient);  //环境光参数

    glEnable(GL_LIGHTING);   //开关:使用光
    glEnable(GL_LIGHT0);     //打开0#灯
    glEnable(GL_DEPTH_TEST); //打开深度测试
}

void display(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glutSolidTeapot(0.5);

    /*
    glBegin(GL_QUADS);
    glVertex3f(0, 0, 10);
    glVertex3f(0, 0, 10);
    glVertex3f(20, 5, 10);
    glVertex3f(30, 40, -10);
    glEnd();
    */

    glFlush();   //glSwapBuffers();
}

void reshape(int w, int h)
{
    glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);

    //设置投影参数
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    //正交投影
    if (w <= h)
        glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5*(GLfloat)h / (GLfloat)w, 1.5*(GLfloat)h / (GLfloat)w, -10.0, 10.0);
    else
        glOrtho(-1.5*(GLfloat)w / (GLfloat)h, 1.5*(GLfloat)w / (GLfloat)h, -1.5, 1.5, -10.0, 10.0);

    //设置模型参数--几何体参数
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}

int main(int argc, char** argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
    glutInitWindowSize(500, 500);
    glutInitWindowPosition(100, 100);
    glutCreateWindow("茶壶");

    init();

    glutDisplayFunc(display);
    glutReshapeFunc(reshape);

    glutMainLoop();
    return 0;
}

 

 图片 5

修改镜面反射参数、环境光参数、灯的职位和背景象后:

图片 6

 

//绘制太阳系
#include "stdafx.h"
#include <GL/glut.h>
#include <stdlib.h>

static int year = 0, day = 0, moon = 0;

void init(void)
{
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
    glShadeModel(GL_SMOOTH);
}

void display(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glPushMatrix();
    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);
    glutSolidSphere(1.0, 20, 16); /* draw sun */

    glRotatef((GLfloat)year, 0.0, 1.0, 0.0);
    glTranslatef(2.0, 0.0, 0.0);
    glRotatef((GLfloat)day, 0.0, 1.0, 0.0);
    glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);
    glutSolidSphere(0.3, 10, 8); /* draw earth */

    glTranslatef(1.0, 0.0, 0.0);
    glRotatef((GLfloat)moon, 0.0, 1.0, 0.0);
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glutSolidSphere(0.2, 10, 8); /* draw moon */
    glPopMatrix();
    glutSwapBuffers();
}

void reshape(int w, int h)
{
    glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    gluPerspective(60.0, (GLfloat)w / (GLfloat)h, 1.0, 20.0);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
    gluLookAt(0.0, 5.0, 5.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);
}

void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
{
    switch (key) {
    case 'd':
        day = (day + 10) % 360;
        moon = (moon + 5) % 360;
        glutPostRedisplay();
        break;
    case 'D':
        day = (day - 10) % 360;
        glutPostRedisplay();
        break;
    case 'y':
        year = (year + 5) % 360;
        day = (day + 10) % 360;
        moon = (moon + 5) % 360;
        glutPostRedisplay();
        break;
    case 'Y':
        year = (year - 5) % 360;
        glutPostRedisplay();
        break;
    case 'm':
        moon = (moon + 5) % 360;
        glutPostRedisplay();
        break;
    case 27:
        exit(0);
        break;
    default:
        break;
    }
}

int main(int argc, char** argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
    glutInitWindowSize(800, 600);
    glutInitWindowPosition(100, 100);
    glutCreateWindow(argv[0]);
    init();
    glutDisplayFunc(display);
    glutReshapeFunc(reshape);
    glutKeyboardFunc(keyboard);
    glutMainLoop();
    return 0;
}

 

开首时效果:

图片 7

 

动画片效果:

图片 8

 

进入光照条件:

    //材质反光性设置
    GLfloat mat_specular[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };  //镜面反射参数
    GLfloat mat_shininess[] = { 50.0 };               //高光指数
    GLfloat light_position[] = { 3.0, 3.0, 3.0, 0.0 };
    GLfloat white_light[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };   //灯位置(1,1,1), 最后1-开关
    GLfloat Light_Model_Ambient[] = { 0.8 , 0.2 , 0.2 , 1.0 }; //环境光参数

 

 

    //材质属性
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mat_specular);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, mat_shininess);

 

 

    //灯光设置
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, white_light);   //散射光属性
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, white_light);  //镜面反射光
    glLightModelfv( GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT , Light_Model_Ambient );  //环境光参数

    glEnable(GL_LIGHTING);   //开关:使用光
    glEnable(GL_LIGHT0);     //打开0#灯
    glEnable(GL_DEPTH_TEST); //打开深度测试

 

 

只顾:记得要在glClear后加二个纵深测试

    glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

 

 

进入光照后的效应如下

刚开始:

图片 9

 

动画效果:

图片 10

 

 总结

  此次学习了OpenGL的光照设置后,让笔者对二维到三维产生了新的认识,同时也越来越以为风趣。记得前八个月作者和女朋友提起光照,她说她及时画立体画的时候也要有意识把一个点画的专门亮,其它1些地方要拓展暗处理,那样才具显得出立体的效果。聊天里面还给自个儿介绍了一部分专业术语…看来图形学和画画,总是存在着1些如出一辙之妙的!相信后边的传说剧情发展会越发非凡的。