OpenGLut开发入门系列教程8:光照

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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

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//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。

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//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

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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

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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OpenGLut的8中。

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