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【OpenGL】二十二、OpenGL 光照效果 ( 模型准备 | 光照设置 | 启用光照 | 启用光源 | 设置光源位置 | 设置光照参数 | 设置环境光 | 设置反射材质 | 设置法线 )

反射 设置 参数 模型 效果 位置 准备 启用
2023-06-13 09:17:49 时间

文章目录

一、模型准备

介绍光照前 , 先将模型准备好 , 绘制一个放平的三角形 , 使三角形处于 xz 平面 , xy 平面指的是屏幕所在的平面 , xz 平面的三角形只能看到一条线 ;

代码示例 :

	// 只显示正面 , 不显示背面
	//glEnable(GL_CULL_FACE);

	// 设置顺时针方向 CW : Clock Wind 顺时针方向
	// 默认是 GL_CCW : Counter Clock Wind 逆时针方向 
	//glFrontFace(GL_CW);

	// 默认模式, 填充模式 , 如果不设置就默认为填充模式
	//glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL);

	// 设置线框模式 
	// 设置了该模式后 , 之后的所有图形都会变成线
	//glPolygonMode(GL_FRONT, GL_LINE);

	// 设置点模式 
	// 设置了该模式后 , 之后的所有图形都会变成点
	//glPolygonMode(GL_FRONT, GL_POINT);

	// 将方形的点变为圆点
	//glEnable(GL_POINT_SMOOTH);
	//glEnable(GL_BLEND);

    // 主消息循环:
    while (GetMessage(&msg, nullptr, 0, 0))
    {
        if (!TranslateAccelerator(msg.hwnd, hAccelTable, &msg))
        {
            TranslateMessage(&msg);
            DispatchMessage(&msg);
        }

		// 渲染场景

		// 设置单位矩阵
		glLoadIdentity();

		// 矩阵压栈 
		//glPushMatrix();

		// 矩阵缩放
		// 缩放的是下面设置的点的坐标
		// 每个参数都影响 x , y , z 分量
		//glScalef(2.0f, 2.0f, 1.0f);

		// 矩阵旋转
		// glRotatef (GLfloat angle, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);
		// 第 1 个参数是旋转角度 , 后面三个参数的值代表是否绕该轴旋转 , 
		// 如果对应值设置为 1 , 则绕该轴旋转 
		// 这里设置的是绕 z 轴旋转 30 度
		//glRotatef(90.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

		// 平移变换 
		// 设置 xyz 三个方向平移的值
		//glTranslatef(0.0f, -2.0f, 0.0f);

		// 清除缓冲区 , 
		// 使用之前设置的 glClearColor(1.0, 0.0, 0.0, 1.0) 擦除颜色缓冲区
		// 红色背景
		glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        // 设置当前的绘制颜色 , 4 个 unsigned byte 
        // 每个颜色的分量占一个字节
        // 参数数据是 R 红色 G 绿色 B 蓝色 A 透明度
        // 下面设置的含义是白色, 绘制点的时候, 每次都使用白色绘制
        glColor4ub(255, 255, 255, 255);

		// 设置当前点的大小
		glPointSize(5.0f);

		// 设置线的宽度 
		glLineWidth(5.0f);

        //glBegin(GL_POINTS);	// 绘制点
        //glBegin(GL_LINES);	// 绘制线
		//glBegin(GL_LINE_STRIP);// 绘制前后连接的点组成的线
        //glBegin(GL_LINE_LOOP); // 绘制前后连接的点组成的线 , 并且收尾相连
        //glBegin(GL_TRIANGLES); // 绘制多个三角形
        //glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP); // 绘制 GL_TRIANGLE_STRIP 三角形
		//glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);	// 绘制三角形扇

		// 绘制三角形
        glBegin(GL_TRIANGLES);

		// 1. 设置白色 , glVertex3f (GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z)
		glColor4ub(255, 255, 255, 255);
        glVertex3f(-1.0f, -0.5f, -2.0f);

		// 2. 设置绿色 
		glColor4ub(0, 255, 0, 255);
		glVertex3f(1.0f, -0.5f, -2.0f);

		// 3. 设置蓝色
		glColor4ub(0, 0, 255, 255);
		glVertex3f(0.0f, -0.5f, -10.0f);

        // 绘制三角形结束
        glEnd();

		// 矩阵出栈 
		//glPopMatrix();

		// 将后缓冲区绘制到前台
		SwapBuffers(dc);

    }

二、光照设置

1、启用光照设置

启用光源后 , 三角形变黑 , 此时因为还没有设置光源 ;

	// 启用光照
	glEnable(GL_LIGHTING);

2、启用光源

设置 0 号光源 , 光源不同 , 其 xyz 轴上的分量不同 , 三角形材质反射光的情况也不同 ;

启动 0 号光源 , 使用默认材质 ;

	// 启用光照
	glEnable(GL_LIGHTING);

	// 设置光源 , 0 号光源使用的是默认材质
	glEnable(GL_LIGHT0);

3、设置光照参数

设置光照参数 : 主要是设置光的颜色 , 和反射材质的颜色 , 光的颜色分为 环境光 , 漫反射光 , 镜面反射光 , 反射材质颜色也分为 环境光反射材质 , 漫反射光反射材质 , 镜面反射光反射材质 ; 分别按照如下代码设置 :

	// 设置光源颜色 , 黑色 
	float blackColor[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};

	// 设置环境光 
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, blackColor);

	// 设置漫反射光
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, blackColor);

	// 设置镜面反射光 
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, blackColor);

	// 设置材质
	float blackMat[] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };

	// 设置环境光反射材质 , 这里设置为黑色 , 不反射光 , 全都吸收
	glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, blackMat);

	// 设置漫反射光反射材质 , 这里设置为黑色 , 不反射光 , 全都吸收
	glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, blackMat);

	// 设置镜面反射光反射材质 , 这里设置为黑色 , 不反射光 , 全都吸收
	glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, blackMat);


	// 启用光照
	glEnable(GL_LIGHTING);

	// 设置光源 , 0 号光源使用的是默认材质
	glEnable(GL_LIGHT0);

4、设置环境光

如果将环境光设置为白色 , 材质仍然是黑色的话 , 三角形仍然显示黑色 ;

	// 设置光源颜色 , 黑色 
	float blackColor[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
	float whiteColor[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};

	// 设置环境光 
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, whiteColor);

	// 设置漫反射光
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, whiteColor);

	// 设置镜面反射光 
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, whiteColor);

	// 设置材质
	float blackMat[] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };

	// 设置环境光反射材质 , 这里设置为黑色 , 不反射光 , 全都吸收
	glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, blackMat);

	// 设置漫反射光反射材质 , 这里设置为黑色 , 不反射光 , 全都吸收
	glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, blackMat);

	// 设置镜面反射光反射材质 , 这里设置为黑色 , 不反射光 , 全都吸收
	glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, blackMat);


	// 启用光照
	glEnable(GL_LIGHTING);

	// 设置光源 , 0 号光源使用的是默认材质
	glEnable(GL_LIGHT0);

5、设置反射材质

如果将材质设置为绿色 , 光颜色设置为白色 , 则三角形显示为绿色 ;

	// 设置光源颜色 , 黑色 
	float blackColor[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
	float whiteColor[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};

	// 设置环境光 
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, whiteColor);

	// 设置漫反射光
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, whiteColor);

	// 设置镜面反射光 
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, whiteColor);

	// 设置材质
	float blackMat[] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
	float greenMat[] = { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f };

	// 设置环境光反射材质 , 这里设置为黑色 , 不反射光 , 全都吸收
	glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, greenMat);

	// 设置漫反射光反射材质 , 这里设置为黑色 , 不反射光 , 全都吸收
	glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, greenMat);

	// 设置镜面反射光反射材质 , 这里设置为黑色 , 不反射光 , 全都吸收
	glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, greenMat);


	// 启用光照
	glEnable(GL_LIGHTING);

	// 设置光源 , 0 号光源使用的是默认材质
	glEnable(GL_LIGHT0);

三、光照法线设置

1、设置光源位置

设置光源位置 , 光源位置数组最后一位设置为 0 , 代表该光源在无穷远处 ;

光源种类分为 : 方向光 , 点光源 , 聚光灯 三种, 此处设置的是方向光 ;

	// 设置光源位置 , 最后一位设置成 0 代表该光源无限远
	float lightPosition[] = { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f };
	// 设置光源位置 , y 轴无限远位置 
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, lightPosition);

2、设置法线

调用 glNormal3f 方法 , 设置法线 ;

		// 设置法线
		glNormal3f(0.0f, -1.0f, 0.0f);

		// 1. 设置白色 , glVertex3f (GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z)
		glColor4ub(255, 255, 255, 255);
        glVertex3f(-1.0f, -0.5f, -2.0f);

		// 设置法线
		glNormal3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);

		// 2. 设置绿色 
		glColor4ub(0, 255, 0, 255);
		glVertex3f(1.0f, -0.5f, -2.0f);

		// 设置法线
		glNormal3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);

		// 3. 设置蓝色
		glColor4ub(0, 0, 255, 255);
		glVertex3f(0.0f, -0.5f, -10.0f);

3、代码示例及运行效果

	// 只显示正面 , 不显示背面
	//glEnable(GL_CULL_FACE);

	// 设置顺时针方向 CW : Clock Wind 顺时针方向
	// 默认是 GL_CCW : Counter Clock Wind 逆时针方向 
	//glFrontFace(GL_CW);

	// 默认模式, 填充模式 , 如果不设置就默认为填充模式
	//glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL);

	// 设置线框模式 
	// 设置了该模式后 , 之后的所有图形都会变成线
	//glPolygonMode(GL_FRONT, GL_LINE);

	// 设置点模式 
	// 设置了该模式后 , 之后的所有图形都会变成点
	//glPolygonMode(GL_FRONT, GL_POINT);

	// 将方形的点变为圆点
	//glEnable(GL_POINT_SMOOTH);
	//glEnable(GL_BLEND);

	// 设置光源颜色 , 黑色 
	float blackColor[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
	float whiteColor[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};

	// 设置环境光 
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, whiteColor);

	// 设置漫反射光
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, whiteColor);

	// 设置镜面反射光 
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, whiteColor);

	// 设置光源位置 , 最后一位设置成 0 代表该光源无限远
	float lightPosition[] = { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f };
	// 设置光源位置 , y 轴无限远位置 
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, lightPosition);

	// 设置材质
	float blackMat[] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
	float greenMat[] = { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f };
	float blueMat[] = { 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f };
	float whiteMat[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };

	// 设置环境光反射材质 , 这里设置为黑色 , 不反射光 , 全都吸收
	glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, greenMat);

	// 设置漫反射光反射材质 , 这里设置为黑色 , 不反射光 , 全都吸收
	glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, blueMat);

	// 设置镜面反射光反射材质 , 这里设置为黑色 , 不反射光 , 全都吸收
	glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, blueMat);


	// 启用光照
	glEnable(GL_LIGHTING);

	// 设置光源 , 0 号光源使用的是默认材质
	glEnable(GL_LIGHT0);

    // 主消息循环:
    while (GetMessage(&msg, nullptr, 0, 0))
    {
        if (!TranslateAccelerator(msg.hwnd, hAccelTable, &msg))
        {
            TranslateMessage(&msg);
            DispatchMessage(&msg);
        }

		// 渲染场景

		// 设置单位矩阵
		glLoadIdentity();

		// 矩阵压栈 
		//glPushMatrix();

		// 矩阵缩放
		// 缩放的是下面设置的点的坐标
		// 每个参数都影响 x , y , z 分量
		//glScalef(2.0f, 2.0f, 1.0f);

		// 矩阵旋转
		// glRotatef (GLfloat angle, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);
		// 第 1 个参数是旋转角度 , 后面三个参数的值代表是否绕该轴旋转 , 
		// 如果对应值设置为 1 , 则绕该轴旋转 
		// 这里设置的是绕 z 轴旋转 30 度
		//glRotatef(90.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

		// 平移变换 
		// 设置 xyz 三个方向平移的值
		//glTranslatef(0.0f, -2.0f, 0.0f);

		// 清除缓冲区 , 
		// 使用之前设置的 glClearColor(1.0, 0.0, 0.0, 1.0) 擦除颜色缓冲区
		// 红色背景
		glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        // 设置当前的绘制颜色 , 4 个 unsigned byte 
        // 每个颜色的分量占一个字节
        // 参数数据是 R 红色 G 绿色 B 蓝色 A 透明度
        // 下面设置的含义是白色, 绘制点的时候, 每次都使用白色绘制
        glColor4ub(255, 255, 255, 255);

		// 设置当前点的大小
		glPointSize(5.0f);

		// 设置线的宽度 
		glLineWidth(5.0f);

        //glBegin(GL_POINTS);	// 绘制点
        //glBegin(GL_LINES);	// 绘制线
		//glBegin(GL_LINE_STRIP);// 绘制前后连接的点组成的线
        //glBegin(GL_LINE_LOOP); // 绘制前后连接的点组成的线 , 并且收尾相连
        //glBegin(GL_TRIANGLES); // 绘制多个三角形
        //glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP); // 绘制 GL_TRIANGLE_STRIP 三角形
		//glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);	// 绘制三角形扇

		// 绘制三角形
        glBegin(GL_TRIANGLES);

		// 设置法线
		glNormal3f(0.0f, -1.0f, 0.0f);

		// 1. 设置白色 , glVertex3f (GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z)
		glColor4ub(255, 255, 255, 255);
        glVertex3f(-1.0f, -0.5f, -2.0f);

		// 设置法线
		glNormal3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);

		// 2. 设置绿色 
		glColor4ub(0, 255, 0, 255);
		glVertex3f(1.0f, -0.5f, -2.0f);

		// 设置法线
		glNormal3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);

		// 3. 设置蓝色
		glColor4ub(0, 0, 255, 255);
		glVertex3f(0.0f, -0.5f, -10.0f);

        // 绘制三角形结束
        glEnd();

		// 矩阵出栈 
		//glPopMatrix();

		// 将后缓冲区绘制到前台
		SwapBuffers(dc);

    }

运行效果 :

四、相关资源

GitHub 地址 : https://github.com/han1202012/OpenGL ( GitHub 源码始终都会随着后续博客的进度更新覆盖 , 可能没有本博客的相关源码 , 推荐下载博客源码快照 ) ;

博客源码快照 : https://download.csdn.net/download/han1202012/14919379 ( 该源码是 Windows 桌面程序 , 使用 Visual Studio 2019 打开 )

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