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OpenGL光照和材质

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OpenGL完全教程 第五章 颜色、光照和材质

OpenGL完全教程 第五章 颜色、光照和材质

OpenGL完全教程 第五章 颜色、光照和材质作者：何咏 日期：2006-2-3 20:53:31 点击：4493如需转载本文，请声明作者及出处。

第五章 颜色、光照和材质在第四章的示例程序中，我们使用了光照效果，这使得图形更加逼真。

本章就要具体讲解OpenGL 中的色彩调配和光照系统。

学习本章，你将了解：•在OpenGL中设置物体的颜色•OpenGL中光源的种类及创建方法•为顶点指定法线•设置物体的材质5.1 OpenGL中的颜色在未使用光照系统的前提下，我们可以直接为图元指定颜色。

在传入顶点之前调用glColor函数，就可以为即将指定的顶点设置颜色。

例如:glBegin(GL_TRIANGLES);glColor3ub(255,0,0);glVertex3f(0,1,0);glVertex3f(1,0,1);glVertex3f(1,1,0);glEnd;将绘制一个红色的三角形。

在绘制图元时，OpenGL会自动将图元的第一个顶点的颜色作为整个图元的颜色。

但有些时候，你可能希望为一个图元的各个顶点指定不同的颜色，使它们自然过度，就像图5.1-1那样。

图5.1-1这时，我们需要在绘制图元之前调用如下函数：glShadeModel(GL_SMOOTH);让OpenGL对顶点之间的颜色进行平滑过度。

你可以把参数改为GL_FLAT，禁止OpenGL对顶点进行平滑过度。

5.2 OpenGL 光照模效果的原理OpenGL的光照模型是用来模拟现实生活中的光照的。

你可以使用OpenGL中的光照模型以产生逼真的光照图象。

它根据顶点的法线向量和光源的位置决定顶点的明暗程度，根据顶点的材质和光源中三原色的成分来决定物体将表现出怎样的颜色。

有关法线是如何能够决定明暗程度的，在初中物理课本中已经有了详细的讲解，这里不再复述。

值得一提的是材质。

OpenGL中的材质并非我们平常所说的组成物体的元素(如木材、金属材质)，而是指一个物体对不同颜色的光的反射和吸收程度。

OpenGL中的光照技术研究

OpenGL中的光照技术研究

OpenGL中的光照技术研究摘要：光照处理是增强图形真实感的重要组成部分，主要研究了如何在场景中添加OpenGL光照，介绍了添加光照的基本步骤以及实现方法，并对如何设置物体的材质属性作了简要介绍。

关键词：光照；真实感；OpenGL；材质0 引言当观察一个物体时，所看到的颜色是基于光子的分布而形成的，正是这些光子刺激了人眼圆锥细胞。

这些光子可能来自单个光源，也可能来自多个光源。

有些光子被表面所吸收，有些光子则被表面所反射。

不同的表面所具有的属性不同。

物体本身如果是用光滑的材质所组成，在此情况下就会反射更多的光，人的眼睛因此也将接受到更多的光子。

如果物体是由粗糙的材质所组成，更多的光子会被其吸收或者被反射出视野之外，因此眼睛就不会接受到很多的光子，物体就会比较暗。

用OpenGL在模拟光照时，通过将光近似地分解成红、绿和蓝色分量来计算光和光照。

也就是说，一个光的颜色由此光中的红、绿和蓝色分量的数量决定。

当光照射到一个表面时，OpenGL根据其表面的材质来确定此表面所应该反射的光的红、绿和蓝色分量的百分比数量。

1 OpenGL中光的类型（1）环境光。

环境光并不来自任何特定的方向。

它来自某个光源，但光线却是在房间或场景中四处反射，没有方向性可言。

由环境光所照射的物体在所有方向上的所有表面都是均匀照亮的。

（2）散射光。

散射光来自于一个特定的方向，但它均匀地在一个表面反射开来。

虽然光是均匀反射的，但受到光线直接指向的物体表面还是比其它从某个角度受到光线掠过的表面更亮一些。

（3）镜面光。

镜面光也是有方向的，但它的反射角度很锐利，是沿一个特定的方向。

高强度镜面光趋向于在它所照射的表面上形成一个亮点。

（4）发射光。

带有发射光的物体看起来就好像自身会发光，只不过这样的光不会对场景中的其它物体产生影响。

在OpenGL 中，发射光增加了物体的亮度，但是任何光源都不会影响发射光。

2 OpenGL中添加光照的步骤在OpenGL中添加光照需要遵循以下步骤：①为每个物体的每个顶点计算法向量，法线确定了物体相对于光源的指向；②创建、选择并定位所有的光源；③创建并选择一种光照模型；④为场景中的物体定义材质属性。

第六讲_OpenGL编程技术-光照

第六讲_OpenGL编程技术-光照

6.6.1、光照模型 ◇ 介绍例程：ep_7_1_光照球
6.6.1、光照模型 ◇ OpenGL光组成 在OpenGL简单光照模型中的几种光分为：辐射光 （Emitted Light）、环境光（Ambient Light）、漫 射光（Diffuse Light）、镜面光（Specular Light）。 辐射光是最简单的一种光，它直接从物体发出并 且不受任何光源影响。 环境光是由光源发出经环境多次散射而无法确定 其方向的光，即似乎来自所有方向。一般说来，房间 里的环境光成分要多些，户外的相反要少得多，因为 大部分光按相同方向照射，而且在户外很少有其他物 体反射的光。当环境光照到曲面上时，它在各个方向 上均等地发散（类似于无影灯光）。
光学反射模型
通常物体表面的反射光可以认为包含三个分量：对环境光的 反射、对特定光源的漫反射和镜面反射。
(a) 漫反射
(b) 理想镜面反射
(c) 一般光滑表面的镜面反射
(d) 理想镜面反射方向 与视线方向的夹角
图6-6 光学反射模型
环境光的反射： 环境光(ambient light)来自周围环境(如墙面)散射的光，在 空间近似均匀分布，入射至物体表面后向空间各个方向均匀 反射出去。物体对环境光的反射分量表示： 其中Ia是入射的环境光亮度，Ka是环境光漫反射系数，它与物 体表面性质有关。如果简单光照模型中仅考虑环境光的反射分 量，则物体表面的亮度是一个恒定值，没有明暗的自然过渡。 散射(diffuse reflection)： 散射分量表示特定光源在物体表面的反射光中那些向空间 各个方向均匀反射出去的光。兰伯特(Lambert)余弦定律指出： 当点光源照射到一个散射体时，其表面反射光亮度和光源入射 角(入射光线和表面法矢量的夹角)的余弦成正比，即 I K d I l cos( ) 0 0 Kd 1

OpenGL之使用光照和材质

OpenGL之使用光照和材质

使用了光照和材质可以使物体更逼真，具有立体感。

例4就是没有使用光照使呈现在我们眼前的物体茶壶和立方体没有立体感。

例6：绘制三个使用不同材质的球体。

函数myInit中：
·glLight设置光源的参数。

有三个参数，第一个参数指定光照的数目，最大为8。

第二个参数为光照的单值光源参数。

第三个参数为赋给第二个参数的值，本例中即为将light_position的值赋值给GL_POSITION。

display函数中：
·glMaterial为光照模型指定材质参数。

第一个参数为改变材质的面，其值必为GL_FRONT, GL_BACK或GL_FRONT_AND_BACK中的一个。

第二个参数为需要改变的材质参数。

第三个参数为赋给参数二的值或指向值的指针。

本例中均为指针。

·glColorMateria使材质色跟踪当前颜色。

第一个参数指定哪一个面需要使材质色跟踪当前颜色。

第二个参数指定哪个参数需要跟踪颜色。

材质与光照

材质与光照

OpenGL材质和灯光一、实验目的1、理解光照与材质在真实感图形中的作用；2、掌握OpenGL中的光照模型和参数设置方法；3、掌握OpenGL中的材质参数设置方法。

二、实验内容1、光照glLight()中各个参数的含义void glLighti (GLenum light,GLenum pname,GLint param);启用的灯光号，光源光的参数指向那个光源（灯光号）参数被设置指向启用的灯光的指针OpenGL中各个模式（如灯光的启用或禁止）的启用和禁止的函数为：glEnable( GLenum cap )、glDisable (GLenum cap );2、颜色：OpenGL通过指定红、绿、蓝（RGB）三个成分的各自亮度来确定颜色，有时还有第四个成分alpha：glColor*(red, green, blue[, alpha]);glColor()函数设置当前的绘图颜色，red、green和blue分别为红、绿、蓝的亮度，alpha为透明度，取值均为0.0~1.0。

在该函数之后绘制的所有物体都将使用该颜色。

（1）光线：OpenGL的光照模型中将光源分成四种：发射光：一个物体本身就是一个发光源，如太阳、电灯等，这种光不受其它任何光源的影响。

环境光：从光源出发后光线被环境多次反射，以致没有明确的方向，或者说来自于所有的方向。

被环境光照射的物体，各个表面都均等受光。

散射光：来自于某个方向，被物体表面均匀地反射，例如荧光照明、窗口射入的阳光等。

镜面光：来自于一个方向，被物体强烈地反射到另一个特定的方向。

高亮度的镜面光往往能在被照射的物体表面产生亮斑，如金属球上的高光区。

对于散射光和镜面光，入射角度、距离和衰减因子还会影响到最终的光照效果。

除了物体本身的发射光以外，通常意义上的光并不会是单纯的环境光、散射光或镜面光，而是由这三种类型的光混合组成的。

在OpenGL中，光也是采用RGBA值来定义的，分别描述光线中红绿蓝各成分的相对亮度。

OpenGL（七）光照模型及设置

OpenGL（七）光照模型及设置

OpenGL（七）光照模型及设置OpenGL把现实世界中的光照系统近似归为三部分，分别是光源、材质和光照环境。

光源就是光的来源，是“光”这种物质的提供者；材质是指被光源照射的物体的表⾯的反射、漫反射（OpenGL不考虑折射）特性；材质反映的是光照射到物体上后物体表现出来的对光的吸收、漫反射、反射等性能；光照环境反应环境中所有光源发出的光经过⽆数次反射、漫反射之后整体环境所表现出来的光照效果。

指定合适的光照环境参数可以使得最后形成的画⾯更接近于真实场景。

⼀、光源光照模型OpenGL中的光照模型中的反射光分为三个分量，分别是环境反射光（Ambient Light）、漫反射光（Diffuse Light）和镜⾯反射光（Specular Light）。

环境光Ambient：是由光源发出经环境多次散射⽽⽆法确定其⼊射⽅向的光，即似乎来⾃所有⽅向。

其特征是⼊射⽅向和出射⽅向均为任意⽅向。

漫射光Diffuse：来⾃特定⽅向，它垂直于物体时⽐倾斜时更明亮。

⼀旦它照射到物体上，则在各个⽅向上均匀地发散出去，效果为⽆论视点在哪⾥它都⼀样亮，其特征是⼊射⽅向唯⼀、出射⽅向为任意⽅向。

镜⾯光Specular：来⾃特定⽅向并沿另⼀⽅向反射出去，⼀个平⾏激光束在⾼质量的镜⾯上产⽣100%的镜⾯反射，其特征是⼊射⽅向和出射⽅向均唯⼀。

创建光源OpenGL中⽤函数glLightfv来创建光源，函数原型是：void glLightfv (GLenum light, GLenum pname, const GLfloat *params)第⼀个参数light指定所创建的光源号，如GL_LIGHT0、GL_LIGHT1、...、GL_LIGHT7。

第⼆个参数pname指定光源特性，这个参数的具体信息见下表所⽰。

第三个参数设置相应的光源特性值。

例如下边定义了⼀个位置在(0,0,0)，没有环境光，镜⾯反射光和漫反射光都为⽩光的光源：GLfloat light_position[] = { 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 };GLfloat light_ambient [] = { 0.0, 0.0, 0.0, 1.0 };GLfloat light_diffuse [] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };GLfloat light_specular[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT , light_ambient );glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE , light_diffuse );glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, light_specular);光源的位置坐标采⽤齐次坐标(x, y, z, w)设置。

OpenGL中的光照模型

OpenGL中的光照模型

OpenGL中的光照模型一、OpenGL的光照模型在OpenGL的简单光照模型中反射光可以分成三个分量，环境反射光（Ambient Light）、漫反射光（Diffuse Light）和镜面反射光（Specular Light）：a、环境光Ambient，是由光源发出经环境多次散射而无法确定其入射方向的光，即似乎来自所有方向。

当环境光照到曲面上时，它在各个方向上均等地发散（类似于无影灯光）。

特征：入射方向和出射方向均为任意方向。

b、漫射光Diffuse，来自特定方向，它垂直于物体时比倾斜时更明亮。

一旦它照射到物体上，则在各个方向上均匀地发散出去，效果为无论视点在哪里它都一样亮。

特征：入射方向唯一、出射方向为任意方向。

c、镜面光Specular，来自特定方向并沿另一方向反射出去，一个平行激光束在高质量的镜面上产生100%的镜面反射。

特征：入射方向和出射方向均唯一。

二、创建光源定义光源特性的函数：glLight*(light , pname, param)其中第一个参数light指定所创建的光源号，如GL_LIGHT0、GL_LIGHT1、...、GL_LIGHT7；第二个参数pname指定光源特性，这个参数的辅助信息见表1所示；最GL_LIGHT0，其他几个光源的GL_DIFFUSE和GL_SPECULAR缺省值为(0.0,0.0,0.0,1.0)。

三、启用光源和明暗处理如果光照无效，则只是简单地将当前颜色映射到当前顶点上去，不进行法向、光源、材质等复杂计算。

要启用光照或关闭光照，调用函数：glEnable(GL_LIGHTING) 或glDisable(GL_LIGHTING)。

启用光照后必须调用函数glEnable(GL_LIGHT0) ，使所定义的光源有效。

其它光源类似，只是光源号不同而已。

在OpenGL中，用单一颜色处理的称为平面明暗处理（Flat Shading），用许多不同颜色处理的称为光滑明暗处理（Smooth Shading），也称为Gourand明暗处理（Gourand Shading）。

浅谈OpenGL中的光照技术

浅谈OpenGL中的光照技术

浅谈OpenGL中的光照技术下面的这边文章，让我对OpenGL中的光照有了新的认识OpenGL场景中模型颜色的产生，大致为如下的流程图所描述：（1）当不开启光照时，使用顶点颜色来产生整个表面的颜色。

用glShadeModel可以设置表面内部像素颜色产生的方式。

GL_FLAT/GL_SMOOTH.（2）一般而言，开启光照后，在场景中至少需要有一个光源（GL_LIGHT0.。

.GL_LIGHT7）通过glEnable（GL_LIGHT0）glDisable（GL_LIGHT0）来开启和关闭指定的光源。

--- 全局环境光---GLfloat gAmbient［］= {0.6，0，6，0，6，1.0};glLightModelfv（GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT，gAmbient）;（3）设置光源的光分量-- 环境光/漫色光/镜面光默认情况下，GL_LIGHT0.。

.GL_LIGHT7 的GL_AMBIENT值为（0.0，0.0，0.0，1.0）; GL_LIGHT0的GL_DIFFUSE和GL_SPECULAR值为（1.0，1.0，1.0，1.0），GL_LIGHT1.。

.GL_LIGHT7 的GL_DIFFUSE和GL_SPECULAR值为（0.0，0.0，0.0，0.0）。

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）;（4）设置光源的位置和方向-- 平行光-- 没有位置只有方向GLfloat lightPosiTIon［］= {8.5，5.0，-2.0，0.0}; // w=0.0glLightfv（GL_LIGHT0，GL_POSITION，lightPosiTIon）;-- 点光源-- 有位置没有方向GLfloat lightPosiTIon［］= {8.5，5.0，-2.0，1.0}; // w不为0glLightfv（GL_LIGHT0，GL_POSITION，lightPosition）;-- 聚光灯-- 有位置有方向GLfloat lightPosition［］= {-6.0，1.0，3.0，1.0}; // w不为0glLightfv（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 directionglLightf（GL_LIGHT0，GL_SPOT_CUTOFF，45.0）; // cutoff角度spot cutoff** 平行光不会随着距离d增加而衰减，但点光源和聚光灯会发生衰减。

使用open GL在绘制球体的基础上增加光照和材质设置

使用open GL在绘制球体的基础上增加光照和材质设置

（计算机图形学）实验报告实验名称使用open GL在绘制球体的基础上增加光照和材质设置实验时间年月日专业班级学号：姓名：成绩教师评语：一、实验目的1、了解并学习open GL的编程；2、掌握在open GL生成图形的基本思想和基本步骤；3、使用open GL具体生成简单的三维立体图形；4、在生成的三维立体的图形上面增加光照和材质的设置。

二、实验原理在上一个实验的基础上，对绘制出来的球体进行光照和材质的设置使其看起来更有立体感，其中对我们有以下几条要求：1、理解环境光，漫反射光和镜面反射光的光照模型2、理解phong光照模型，熟练掌握opengl中设置光照的方法3、掌握材质的设置方式一.材质的指定材质和灯光一样有三种属性：环境属性，漫反射属性和镜面反射属性，这些属性确定了材质反射灯光的多少。

设置材质和设置光照很相似，设置材质的函数是glMaterial*()glMaterial{if}v(face, pname, value)face :指明对物体的哪些面进行材质设置GL_FRONTGL_BACKGL_FRONT_AND_BACKPname：要设置的材质属性GL_AMBIENT 设置材料的环境颜色GL_DIFFUSE 设置材料的漫反射颜色GL_SPECULAR 设置材料的镜面反射颜色GL_AMIBIENT_AND_DIFFUSE 设置材料的环境和漫反射颜色GL_SHININESS 设置镜面指数GL_EMISSION 设置材料的发散颜色GL_COLOR_INDEXES 设置环境，漫反射和镜面反射的颜色索引1.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。

第13讲 OpenGL 光照

第13讲 OpenGL 光照

选择光照模型
全局环境光
即使没有其他光源，也可以看到场景中的物体
例：设置全局环境光颜色
GLfloat lmodel_ambient[] = { 0.2, 0.2, 0.2, 1.0 }; glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, lmodel_ambient);
选择光照模型
OpenGL光照模型包括4项内容
全局环境光强度 观察点靠近场景还是位于无穷远处 单面光照或双面光照 镜面反射颜色是否独立于环境颜色、散射颜色（OpenGL 1.4）
选择光照模型的函数
glLightModelfv(…); glLightModeli(…);
选择光照模型
void glLightModeli(GLenum pname, GLint param); 功能：
选择光照模型
参数：
pname: 光照模型的类型 param: 该类型的值
返回值：无 备注：
pname可以取值为：
GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER //观察点是否无穷远(GL_FALSE) GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE //单面还是双面光照(GL_FALSE )
GL_AMBIENT GL_DIFFUSE GL_SPECULAR GL_POSITION GL_SPOT_DIRECTION //环境光的颜色（默认黑色） //散射光的颜色（默认白色或黑色） //镜面反射光（默认白色或黑色） //光源的位置（默认（0,0,1）） //聚光灯的方向（默认（0,0,-1））
kc+kld+kqd2
kc = GL_CONSTANT_ATTENUATION kl = GL_LINEAR_ATTENUATION kq = GL_QUADRATIC_ATTENUATION d为光源位置与顶点之间的距离

OPENGL-第4章颜色光照和材质

OPENGL-第4章颜色光照和材质

例子：litjet，漫反射和环境光，设置光源
设置某个光源：种类、分量、位置
GLfloat amb[]= {0.3,0.3,0.3,1.0}; GLfloat dif[]= {0.7,0.7,0.7,1.0}; GLfloat pos[]= {-50,50,100,1.0}；
1:光源在该矢量方向 的无穷远处 0：在指定的位置
glColor3f(.75,.75,.75);
glBeigin(GL_TRIANGLE); … 方法2的优点是：可以直接用颜色设定 glEnd();
显示的颜色，符合习惯
例子：sphere1
直接用颜色参数
Opengl编程过程总结
• 初始化
–…
• 对每个场景:
– 建立相机 …
• 对每个光源 …
– glLight(...) – 设定光源参数
• 或：
• I(r,g,b)=Ia(r,g,b) Ka(r,g,b) • +Ip(r,g b)[Kd(r,g,b) (L • N)+Ks (R•V)n ]
光源
• 2种光源：
– 环境光Ia ：光来自各个方向 – 某个光源Ip ：指定位置的光：
• 反射光：
– 环境光：光来自各个方向，以各方向反射出去 – 漫反射光：：光来自某个方向，均匀反射出去 – 镜面反射光：光来自某个方向，以特定方向反射 出去
glBeigin(GL_TRIANGLE);
… glEnd();
例子：sphere
物体的哪个面，光 反射类型 光反射的成分
材质函数－方法2
• 颜色跟踪法
用glColor设 置材质属性
glEnable(GL_COLOR_MATERIAL); //激活颜色属性

三维图形的光照、贴图及阴影处理(OpenGL)

三维图形的光照、贴图及阴影处理(OpenGL)

三维图形的光照、贴图及阴影处理（OpenGL）实验过程：一、在VS6.0中建立新工程。

1、新建一个Win32 Application的工程。

2、向工程项目添加C++源文件。

3、将OpenGL框架复制到文件中。

4、设置OpenGL窗口标题。

二、场景设置。

1、视线处于一具有地板及前、左、右三面墙壁的空间中。

2、空间顶部中央有一光源。

3、空间中央有一地球仪，不断旋转。

三、建立视口结构及视点属性。

1、在坐标系上建立视图结构。

如图。

2、参数设置。

窗口大小：800*600。

视口大小：800*600。

透视深度：0.1~100。

透视角：60°。

视点位置：(0.0, 2.0, 15.0)。

视线方向：z轴负方向。

视点上方向：y轴正方向。

3、调用函数glViewport()、gluPerspective()和gluLookAt()实现。

四、绘制三维图形。

1、开启深度测试模式。

为防止图形重叠时出现层次混乱，必须对绘制图形进行消隐处理。

直接调用函数glEnable(GL_DEPTH_TEST)开启深度测试。

2、绘制地面与墙壁。

调用OpenGL基本几何元素绘制过程glBegin(GL_QUADS)、glBegin(GL_QUAD_STRIP)绘制四个平面，坐标范围为：x: -10~10, y: -2~20, z: -10~10。

坐标系结构如图。

3、绘制地球仪。

设计函数void DrawEarth()实现地球仪的绘制，分别调用OpenGL球面绘制函数gluSphere()绘制地球形状、柱面绘制函数gluCylinder()绘制地轴两头形状。

(1)参数设置。

球面半径：2。

球面细度：水平100，垂直100。

柱面半径：0.05。

柱面高度：1。

柱面细度：水平50，垂直1。

(2)结构如图。

4、绘制模拟光源。

(1)绘制“灯罩”。

调用glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP)绘制4个三角形，构成棱椎形灯罩的4个侧面。

(2)绘制“灯泡”。

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OpenGL 的光照和材质
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_DIFFUSE,@Diffuse); 1 GL_FRONT(正面)，GL_BACK(反面)，GL_FRONT_AND_BACK(正反两面)。 2 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。
OpenGL 的光照和材质
2 创建聚光灯（这些属性只对位置性光源有效）
glLightf(GL_LIGHT0,GL_SPOT_CUTOFF,LightCutOff); 表示将光源作为聚光灯使用。很多光源都是向四面八方发射光线，但有时候 一些光源则是只向某个方向发射，比如手电筒，只向一个较小的角度发射光 线。 GL_SPOT_DIRECTION 属性有三个值，表示一个向量，即光源发射的方向。 光源的默认方向是(0.0,0.0,-1.0),即指向z轴负方向 GL_SPOT_EXPONENT 属性只有一个值，表示聚光的程度，为零时表示光 照范围内向各方向发射的光线强度相同，为正数时表示光照向中央集中，正 对发射方向的位置受到更多光照，其它位置受到较少光照。数值越大，聚光 效果就越明显。 GL_SPOT_CUTOFF 属性也只有一个值，表示一个角度，它是光源发射光线 所覆盖角度的一半，其取值范围在0到90之间，也可以取180这个特殊值。取 值为180时表示光源发射光线覆盖360度，即不使用聚光灯，向全周围发射。 即一个点光源。
OpenGL 的光照和材质
6 使用颜色跟踪（这将导致正面的DIFFUSE总是设置为当前颜色） 在启用光照系统之后，为图元指定颜色变得不太方便。首先我们需要创建一 个数组，然后调用glMaterial函数将数组传给材质，以此决定物体的颜色。为 了简便，我们可以开启颜色跟踪来简化代码。调用 glEnable(GL_CORLOR_MATERIAL); 启动颜色跟踪，再调用 glColorMaterial(GL_FRONT,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE); 来决定对物体的正面还是反面，对环境光、镜面光还是漫射光进行颜色跟踪。 第一个参数可以取 GL_FRONT、GL_BACK、GL_FRONT_AND_BACK中的任意一种， 第二个参数可以取 GL_AMBIENT、GL_DIFFUSE、GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE、 GL_SPECULAR中的任意一种。 启动颜色跟踪之后，我们就可以像以前一样，使用glColor函数来指定图元的 颜色了。这时，OpenGL将自动根据从glColor函数传递的颜色来决定物体材 质，
OpenGL 的光照和材质
4 为图元指定法向量：
OpenGL必须通过图元的法线向量来确定图元的明暗程度 通过计算得到法线向量后，我们需要在绘制顶点前调用glNormal函数为顶点 或图元指定法线 使用glTranslate*函数或者glRotate*函数可以改变物体的外观，但法线向量并 不会随之改变。然而，使用glScale*函数，对每一坐标轴进行不同程度的缩放， 很有可能导致法线向量的不正确，虽然OpenGL提供了一些措施来修正这一问 题，但由此也带来了各种开销。因此，在使用了法线向量的场合，应尽量避 免使用glScale*函数。即使使用，也最好保证各坐标轴进行等比例缩放 对光源进行平移或旋转，使之相对于静止的物体移动，这可以在指定模型变 换后设置光源位置，然后通过修改模型变换来改变光源的位置。
OpenGL 的光照和材质
5 设置材质： OpenGL 用材料对光的红、绿、蓝三原色的反射率来近似定义材料的颜色。象光 源一样，材料颜色也分成环境、漫反射和镜面反射成分，它们决定了材料对环境 光、漫反射光和镜面反射光的反射程度。在进行光照计算时，材料对环境光的反 射率与每个进入光源的环境光结合，对漫反射光的反射率与每个进入光源的漫反 射光结合，对镜面光的反射率与每个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材料的颜色，并且它们很相似。对镜面反射光的反射率 通常是白色或灰色（即对镜面反射光中红、绿、蓝的反射率相同）。镜面反射高 光最亮的地方将变成具有光源镜面光强度的颜色。例如一个光亮的红色塑料球， 球的大部分表现为红色，光亮的高光将是白色的材质的颜色与光源的颜色有些不 同。对于光源，R、G、B 值等于R、G、B 对其最大强度的百分比。若光源颜色 的R、G、B 值都是1.0，则是最强的白光；若值变为0.5，颜色仍为白色，但强度 为原来的一半，于是表现为灰色；若R＝G＝1.0，B＝0.0，则光源为黄色。对于 材质，R、G、B 值为材质对光的R、G、B 成分的反射率。比如，一种材质的R＝ 1.0、G＝0.5、B＝0.0，则材质反射全部的红色成分，一半的绿色成分，不反射蓝 色成分。也就是说，若OpenGL 的光源颜色为（LR、LG、LB），材质颜色为 （MR、MG、MB），那么，在忽略所有其他反射效果的情况下，最终到达眼睛的 光的颜色为（LR*MR、LG*MG、LB*MB）指定了图元的法线之后，我们还需要为 其指定相应的材质以决定物体对各种颜色的光的反射程度，这将影响物体表现为 何种颜色指定材质
OpenGL 的光照和材质
3 设置光线衰减系数（这些属性只对位置性光源有效）
glLightf(GL_LIGHT0,AttenuationWay,SpotAttenuation); AttenuationWay可以取以下几个值： GL_CONSTANT_ATTENUATION -- 表示光线按常熟衰减(与距离无关) GL_LINEAR_ATTENUATION -- 表示光线按距离线性衰减 GL_QUADRATIC_ATTENUATION -- 表示光线按距离以二次函数衰减。 参数 SpotAttenuation为光线的衰减系数。 GL_CONSTANT_ATTENUATION、GL_LINEAR_ATTENUATION、 GL_QUADRATIC_ATTENUATION属性。这三个属性表示了光源所发出的光 线的直线传播特性。现实生活中，光线的强度随着距离的增加而减弱， OpenGL把这个减弱的趋势抽象成函数： 衰减因子 = 1 / (k1 + k2 * d + k3 * k3 * d) 其中d表示距离，光线的初始强度乘以衰减因子，就得到对应距离的光线强度。 k1, k2, k3分别是 GL_CONSTANT_ATTENUATION,GL_LINEAR_ATTENUATION,GL_QUADR ATIC_ATTENUATION。通过设置这三个常数，就可以控制光线在传播过程中 的减弱趋势。
OpenGL 的光照和材质
GL_AMBIENT、GL_DIFFUSE、GL_SPECULAR这三种属性是光源和材质所 共有的，如果某光源发出的光线照射到某材质的表面，则最终的漫反射强度 由 两 个 GL_DIFFUSE 属 性 共 同 决 定 ， 最 终 的 镜 面 反 射 强 度 由 两 个 GL_SPECULAR属性共同决定。 在OpenGL中，仅仅支持有限数量的光源。使用GL_LIGHT0表示第0号光 源， GL_LIGHT1 表示第 1 号光源，依次类推， OpenGL 至少会支持 8 个光源， 即 GL_LIGHT0 到 GL_LIGHT7 。 使 用 glEnable 函 数 可 以 开 启 它 们 。 例 如 ， glEnable(GL_LIGHT0) 可以开启第 0 号光源。使用 glDisable 函数则可以关闭光 源。一些OpenGL实现可能支持更多数量的光源，但总的来说，开启过多的 光源将会导致程序运行速度的严重下降， 光源GL_LIGHT0与其他几个光源不同， GL_DIFFUSE,GL_SPECULAR的默认值是（1.0，1.0,1.0,1.0） 而其他光源的默认值是 （0.0,0.0,0.0,1.0）。
OpenGL 的光照和材质
使用OpenGL的光照模型包括以下几个步骤： 1 设置光源的种类、位置和方向(对于平行光源) 2 为每个图元的每个顶点指定它的法线向量 3 为各个图元指定它的材质 4 启用光照模型
OpenGL 的光照和材质
1 光源设置: 设置环境光:glLightfv(GL_LIGHT0,GL_AMBIENT,ambientLight); 设置漫射光成分:glLightfv(GL_LIGHT0,GL_DIFFUSE,DiffuseLight) 设置镜面光成分:glLightfv(GL_LIGHT0,GL_SPECULAR,SpecularLight); 光源的属性GL_SPECULAR影响镜面反射区域的颜色，一般物体的镜面反射 区域的颜色为入射光线的颜色，要实现真实感，应该将它的值设置成与 GL_DIFFUSE相同。 设置光源的位置:glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, sun_light_position); GL_POSITION属性，表示光源所在的位置。由四个值（X, Y, Z, W）表示。 方向性光源 第四个值W为零，则表示该光源位于无限远处，前三个值表示了 它所在的方向。通常，太阳可以近似的被认为是方向性光源。 位置性光源 第四个值W不为零，则X/W, Y/W, Z/W表示了光源的位置。这种光 源称为位置性光源。 定位光源需要对其发射的光进行衰减，可以设置各种衰减因子。环境光，散 射光和镜面反射光的贡献都是衰减的，只有发射光和全局环境光不会衰减。
Ope在(1,1,1)，没有环境光，镜面反射光和漫反射光都为白 光的光源： GLfloat light_position[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 0.0 }; GLfloat light_ambient [] = { 0.0, 0.0, 0.0, 1.0 }; GLfloat light_diffuse [] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 }; GLfloat light_specular[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 }; glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT , light_ambient ); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE , light_diffuse ); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, light_specular);