OpenGLut开发入门教程07：光照

系列教程索引：OpenGLut入门索引

上一篇：OpenGLut开发入门教程06：纹理贴图

光照就是灯光照射，在三维坐标系中某一个点放置一个灯光。

opengl三维世界坐标系为：

3d

  • OpenGL坐标系（物体、世界、照相机坐标系）属于右手坐标系
  • 设备坐标系使用的是左手坐标系

我们之前开发的代码中一般z轴部分为负值，也就是说，我们看的视角是从z轴的+方向看向-方法，那么灯光应该放于z轴+方向某一点。这样灯光就会照射在位于负方向的我们绘制的图像上。

对于灯光来说，我们生活中一般是白色或者亮色的，但是OpenGL中并未指定灯光颜色，所以就是任意RGB值组合。

首先函数基本的架构是：

flow

在main函数中glut*Func()的参数为回调函数，需要在main函数外独立实现。

重要的是四个回调函数：

  • initGL，初始化函数
  • reshapeGL，尺寸调整函数，当窗口的尺寸发生变化时调用此函数重新绘图
  • keyboard，捕获键盘输入并处理
  • displayGL，将想要显示的图像绘制出来的函数

其他函数说明见OpenGL函数功能说明系列。

加载纹理

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
//加载纹理
void loadGLTexture(){
    int w,h,c;//图片的宽度高度和通道数

    unsigned char *data=stbi_load("crate.bmp",&w,&h,&c,0);

    //创建纹理
    glGenTextures(3,&texture[0]);

    //纹理1-低质量缩放
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture[0]);//绑定纹理

    //纹理过滤
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_NEAREST);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_NEAREST);
    
    //二位纹理，细节等级，RGB3组件，宽，高，边框，rgb数据，无符号整数，数据
    if(c==3){
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3,w,h,0,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,data);
    }else if(c==4){
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3,w,h,0,GL_RGBA,GL_UNSIGNED_BYTE,data);
    }

    //纹理2-线性缩放
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture[1]);//绑定纹理

    //纹理过滤
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);
    
    //二位纹理，细节等级，RGB3组件，宽，高，边框，rgb数据，无符号整数，数据
    if(c==3){
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3,w,h,0,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,data);
    }else if(c==4){
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3,w,h,0,GL_RGBA,GL_UNSIGNED_BYTE,data);
    }

    //纹理3-映射缩放
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture[2]);//绑定纹理

    //纹理过滤
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST);
    
    //二位纹理，细节等级，RGB3组件，宽，高，边框，rgb数据，无符号整数，数据
    if(c==3){
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3,w,h,0,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,data);
    }else if(c==4){
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3,w,h,0,GL_RGBA,GL_UNSIGNED_BYTE,data);
    }

    //二位纹理，RGB3颜色，宽，高，Rgb边框值，rgb数据，无符号整数，数据
    if(c==3){
        gluBuild2DMipmaps(GL_TEXTURE_2D, 3,w,h,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,data);
    }else if(c==4){
        gluBuild2DMipmaps(GL_TEXTURE_2D, 3,w,h,GL_RGBA,GL_UNSIGNED_BYTE,data);
    }
}

流程上还是获取数据、创建纹理、绑定纹理、生成纹理。

设置灯光

在初始化函数中设置灯光的颜色、位置。

1
2
3
4
5
//设置光照模式
glLightfv(GL_LIGHT1,GL_AMBIENT,lightAmbient);//添加光照ambient
glLightfv(GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,lightDiffuse);//添加光照diffuse
glLightfv(GL_LIGHT1,GL_POSITION,lightPosition);//设置光照位置
glEnable(GL_LIGHT1);//启用光照1模式

（1）GL_AMBIENT、GL_DIFFUSE、GL_SPECULAR属性。这三个属性与光源的三个对应属性类似，每一属性都由四个值组成。GL_AMBIENT表示各种光线照射到该材质上，经过很多次反射后最终遗留在环境中的光线强度（颜色）。GL_DIFFUSE表示光线照射到该材质上，经过漫反射后形成的光线强度（颜色）。GL_SPECULAR表示光线照射到该材质上，经过镜面反射后形成的光线强度（颜色）。通常，GL_AMBIENT和GL_DIFFUSE都取相同的值，可以达到比较真实的效果。使用GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE可以同时设置GL_AMBIENT和GL_DIFFUSE属性。
（2）GL_SHININESS属性。该属性只有一个值，称为“镜面指数”，取值范围是0到128。该值越小，表示材质越粗糙，点光源发射的光线照射到上面，也可以产生较大的亮点。该值越大，表示材质越类似于镜面，光源照射到上面后，产生较小的亮点。
（3）GL_EMISSION属性。该属性由四个值组成，表示一种颜色。OpenGL认为该材质本身就微微的向外发射光线，以至于眼睛感觉到它有这样的颜色，但这光线又比较微弱，以至于不会影响到其它物体的颜色。
（4）GL_COLOR_INDEXES属性。该属性仅在颜色索引模式下使用，由于颜色索引模式下的光照比RGBA模式要复杂，并且使用范围较小，这里不做讨论。

绘制图像

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texture[filter]);//选择纹理
    
glBegin(GL_QUADS);//开始绘制
// Front Face (note that the texture's corners have to match the quad's corners)
glNormal3f(0.0f,0.0f,1.0f);
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f,  1.0f);	// Bottom Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f,  1.0f);	// Bottom Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f,  1.0f,  1.0f);	// Top Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f,  1.0f,  1.0f);	// Top Left Of The Texture and Quad
    
// Back Face
glNormal3f(0.0f,0.0f,-1.0f);
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);	// Bottom Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f,  1.0f, -1.0f);	// Top Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f,  1.0f, -1.0f);	// Top Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f);	// Bottom Left Of The Texture and Quad
	
// Top Face
glNormal3f(0.0f,1.0f,0.0f);
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f,  1.0f, -1.0f);	// Top Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f,  1.0f,  1.0f);	// Bottom Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f,  1.0f,  1.0f);	// Bottom Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f,  1.0f, -1.0f);	// Top Right Of The Texture and Quad
    
// Bottom Face   
glNormal3f(0.0f,-1.0f,0.0f);    
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);	// Top Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f);	// Top Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f,  1.0f);	// Bottom Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f,  1.0f);	// Bottom Right Of The Texture and Quad
    
// Right face
glNormal3f(1.0f,0.0f,0.0f);
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f);	// Bottom Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f,  1.0f, -1.0f);	// Top Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f,  1.0f,  1.0f);	// Top Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f,  1.0f);	// Bottom Left Of The Texture and Quad
    
// Left Face
glNormal3f(-1.0f,0.0f,0.0f);
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);	// Bottom Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f,  1.0f);	// Bottom Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f,  1.0f,  1.0f);	// Top Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f,  1.0f, -1.0f);	// Top Left Of The Texture and Quad
glEnd();//正方形绘制结束

绘图部分和之前的纹理绘图一样。

键盘捕获

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
{
    usleep(100);//稍微延时以免干扰

    switch(key){
        case ESCAPE:
        glutDestroyWindow(window); //销毁窗口
        exit(0);//正常退出程序
        break;
    case 76:
    case 108://调整光照
        std::cout<<"Light is: "<<light<<std::endl;
        light = light?0:1;
        std::cout<<"Light is: "<<light<<" now"<<std::endl;
        if(!light){
            glDisable(GL_LIGHTING);
        }else{
            glEnable(GL_LIGHTING);
        }
        break;
    case 70:
    case 102:
        std::cout<<"Filter is: "<<filter<<std::endl;
        filter+=1;
        if(filter>2){
            filter=0;
        }
        std::cout<<"Filter is: "<<filter<<" now."<<std::endl;
        break;
    default:
        break;
    }
}

要想捕获键盘输入，就得知道键盘输入是什么。

ascii

想要捕获什么就在keyboard函数中处理什么。

默认效果：

default

关闭灯光后

nolight

完整源码在OpenGL_Freshman下的GLUT的07.light中。

下一篇：OpenGLut开发入门教程08：雾化特效

OpenGLut
#OpenGL #GLUT
OpenGLut开发入门教程07：光照
https://blog.jackeylea.com/openglut/opengl-lighting
作者
JackeyLea
发布于
2020年11月18日
许可协议