第十章OpenGL光照

1、OpenGL,基础图形编程,OpenGL,光照,张志华,数理学院,第十章,OpenGL,光照,本章是比较重要的一部分，前几章只是基础，在,这章里将着重讲述光照模型、明暗处理、光源设置,材质定义以及有关的计算机图形学概念等内容，介绍,如何运用,OpenGL,函数来绘制真实感图形，充分展示,三维图形世界的魅力。如果读者以前从未接触过这方,面的概念，要直接应用,OpenGL,函数库编写三维图形,程序，是很困难的。因此，我们将结合,OpenGL,的特,殊性简洁明了地介绍一些有关真实感图形绘制的概念,帮助读者理解基本的,OpenGL,光照、材质等函数的应,用方式，顺利掌握最基本的真实感图形编程方法，引,

2、导读者快速进入,OpenGL,三维图形世界,第十章,OpenGL,光照,10.1,真实感图形基本概念,真实感图形绘制是计算机图形学的一个重要,组成部分，它综合利用数学、物理学、计算机科,学和其它科学知识在计算机图形设备上生成象彩,色照片那样的具有真实感的图形,一般说来，用,计算机在图形设备上生成真实感图形必须完成以,下四个步骤,第十章,OpenGL,光照,四个步骤,一是用建模，即用一定的数学方法建立所需三维场景的几,何描述，场景的几何描述直接影响图形的复杂性和图形绘,制的计算耗费,二是将三维几何模型经过一定变换转为二维平面透视投影,图,三是确定场景中所有可见面，运用隐藏面消隐算法将视域,外或被

3、遮挡住的不可见面消去,四是计算场景中可见面的颜色，即根据基于光学物理的光,照模型计算可见面投射到观察者眼中的光亮度大小和颜色,分量，并将它转换成适合图形设备的颜色值，从而确定投,影画面上每一象素的颜色，最终生成图形,第十章,OpenGL,光照,由于真实感图形是通过,景物表面的颜色和,明暗色调来表现景物的几何形状、空间位置以,及表面材料的，而一个物体表面所呈现的颜色,是由表面向视线方向辐射的光能决定的,在计算机图形学中，常采用一个既能表示光能,大小又能表示其颜色组成的物理量即光亮度,luminance,或光强,intensity of light,来描述物体表面朝某方向辐射光能的颜色。采,用这个

4、物理量可以正确描述光在物体表面的反,射、透射和吸收现象，因而可以正确计算出物,体表面在空间给定方向上的光能颜色,第十章,OpenGL,光照,物体表面向空间给定方向辐射的光强可应用光照模,型进行计算。简单的光照模型通常假定物体表面是光滑的,且由理想材料构成，因此只考虑光源照射在物体表面产生,的反射光，所生成的图形可以模拟出不透明物体表面的明,暗过渡，具有一定的真实感效果,复杂的光照模型除了考虑上述因素外，还要考虑周围环境,的光对物体表面的影响。如光亮平滑的物体表面会将环境,中其它物体映像在表面上，而通过透明物体也可看到其后,的环境景象,这类光照模型称为整体光照模型，它能模拟,出镜面映像、透明等较

5、精致的光照效果,第十章,OpenGL,光照,为了更真实的绘制图形，还要考虑物体表面的细节纹理,这通常使用一种称为“纹理映射”,texture mapping,的技术把已有的平面花纹图案映射到物体表面上，并在,应用光照模型时将这些花纹的颜色考虑进去，物体表面,细节的模拟使绘制的图形更接近自然景物,以上内容中，真实感图形绘制的四大步骤前两步在,前面的章节已经详细介绍过，这里不再重复，第三步,OpenGL,将自动完成所有消隐过程，第四步下面几节详,述。另外，部分复杂光照模型应用将在后续章节里介绍,第十章,OpenGL,光照,10.2,光照模型,10.2.1,简单光照模型,当光照射到一个物体表面上时，

6、会出现三种情形,首先，光可以通过物体表面向空间反射，产生反射光,其次，对于透明体，光可以穿透该物体并从另一端射出,产生透射光,最后，部分光将被物体表面吸收而转换成热,在上述三部分光中，仅仅是透射光和反射光能够进入人眼,产生视觉效果。这里介绍的简单光照模型只考虑被照明物,体表面的反射光影响，假定物体表面光滑不透明且由理想,材料构成，环境假设为由白光照明,第十章,OpenGL,光照,一般来说，反射光可以分成三个分量，即,环境反射,漫反射和镜面反射,环境反射分量,假定入射光均匀地从周围环境入射至景物表面并,等量地向各个方向反射出去，通常物体表面还会受到从周围环境来的,反射光（如来自地面、天空、墙壁等

7、的反射光）的照射，这些光常统,称为,环境光,Ambient Light,漫反射分量,表示特定光源在景物表面的反射光中那些向空间各,方向均匀反射出去的光，这些光常称为漫射光,Diffuse Light,镜面反射光,为朝一定方向的反射光，如一个点光源照射一个金属球,时会在球面上形成一块特别亮的区域，呈现所谓“高光,Highlight,”，它是光源在金属球面上产生的镜面反射光,Specular Light,。对于较光滑物体，其镜面反射光的高光区域小,而亮；相反，粗糙表面的镜面反射光呈发散状态，其高光区域大而不,亮,下面先看一个简单的光照例程,第十章,OpenGL,光照,例,10-1,简单光照例程,l

8、ight0.c,include glos.h,include,include,include,void myinit(void,void CALLBACK myReshape(GLsizei w,GLsizei h,void CALLBACK display(void,第十章,OpenGL,光照,void myinit(void,GLfloat light_position = 1.0, 1.0, 1.0, 0.0,glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION,light_position,glEnable(GL_LIGHTING,glEnable(GL_LIGHT0,gl

9、DepthFunc(GL_LESS,glEnable(GL_DEPTH_TEST,第十章,OpenGL,光照,void CALLBACK display(void,glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT ,GL_DEPTH_BUFFER_BIT,auxSolidSphere(1.0,glFlush(,第十章,OpenGL,光照,void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei h,glViewport(0, 0, w, h,glMatrixMode(GL_PROJECTION,glLoadIdentity(,if (w = h,glOrtho

10、 (-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,glMatrixMode(GL_MODELVIEW,glLoadIdentity(,第十章,OpenGL,光照,void main(void,auxInitDisplayMode (AUX_SINGLE ,AUX_RGBA,auxInitPosition (0

11、, 0, 500, 500,auxInitWindow (Simple Lighting,myinit(,auxReshapeFunc (myReshape,auxMainLoop(display,第十章,OpenGL,光照,以上程序运行结果是显示一个具有灰色光影的球。其中函,数,myinit(,中包含了关键的设定光源位置、启动光照等几,句，而其它程序语言几乎与以前的没有多大区别，但效果,却完全不一样。下面几个小节将详细介绍有关函数的用法,第十章,OpenGL,光照,10.2.2 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,

12、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,第十章,OpenGL,光照,漫射光,来自一个方向，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。于是，无论视点在哪里它都一样亮

13、。来,自特定位置和特定方向的任何光，都可能有散射成分,镜面光,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。光亮的金属和塑料具有很高非反射成分，而象粉,笔和地毯等几乎没有反射成分。因此，三某种意义上,讲，物体的反射程度等同于其上的光强（或光亮度,第十章,OpenGL,光照,10.2.3,创建光源,Light Source,光源有许多特性，如颜色、位置、方向等。选择,不同的特性值，则对应的光源作用在物体上的效果也,不一样，这在以后的章节中会逐步介绍的。下面详细,讲述定义光源特性的函数,glLight*(,void glLightifv(GLenum

14、 light , GLenum,pname, TYPE param,创建具有某种特性的光源。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,10-1,所示,最后一个参数设置相应的光源特性值,第十章,OpenGL,光照,注意：以上列出的,GL_DIFFUSE,和,GL_SPECULAR,的缺,省值只能用于,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,另外，表中后六个参数的应用放在下一,篇中

15、介绍。在上面例程中，光源的创建为,GLfloat light_position = 1.0, 1.0, 1.0, 0.0,glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION,light_position,第十章,OpenGL,光照,其中,light_position,是一个指针，指向定义的光源位,置齐次坐标数组。其它几个光源特性都为缺省值。同,样，我们也可用类似的方式定义光源的其他几个特性,值，例如,GLfloat light_ambient = 0.0, 0.0, 0.0, 1.0,GLfloat light_diffuse = 1.0, 1.0, 1.0, 1.0,GLflo

16、at light_specular = 1.0, 1.0, 1.0, 1.0,glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,light_ambient,glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,light_diffuse,glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR,light_specular,第十章,OpenGL,光照,10.2.4,启动光照,在,OpenGL,中，必须明确指出光照是否有效或无,效。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,那么显示的图形就没有真实感，如前几章例程运

17、行结,果显示。要使光照有效,首先得启动光照,即,glEnable(GL_LIGHTING,若使光照无效，则调用,gDisable(GL_LIGHTING,可关闭当前光照。然后，必须使所定义的每个光源有,效，例,light0.c,中只用了一个光源，即,glEnable(GL_LIGHT0,其它光源类似，只是光源号不同而已,第十章,OpenGL,光照,10.3,明暗处理,在计算机图形学中，光滑的曲面表面常用多边形,予以逼近和表示，而每个小多边形轮廓（或内部）就,用单一的颜色或许多不同的颜色来勾画（或填充,这种处理方式就称为,明暗处理,在,OpenGL,中，用单,一颜色处理的称为,平面明暗处理,Fl

18、at 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,。设置明暗处理模式的函数为,void glShadeModel(GLenum mode,函数参数为,GL_FLAT,或,GL_SMOOTH,分别表,示平面明暗处理和光滑明暗处理,第十章,OpenGL,光照,应用平面明暗处理模,式时，多边形内每个点的,法向一致，且颜色也一致,应用光滑明暗处理模式时,多边形所有点的法向是由,内插生成的，具有一定的,连续性，因此每个点的颜,色也相应内插，故呈现不,同色。这种模式下，插值,方法采用的是双线性插值

19、,法，如图,10-2,所示,第十章,OpenGL,光照,Gouraud,明暗处理通常算法为,先用多边形顶点的光强线性插值出当前扫描线与多边,形边交点处的光强，然后再用交点的光强线插值处扫,描线位于多边形内区段上每一象素处的光强值。图中,显示出一条扫描线与多边形相交，交线的端点是,A,点,和,B,点,P,点是扫描线上位于多边形内的任一点，多,边形三个顶点的光强分别为,I1,I2,和,I3,取,A,点的光强,Ia,为,I1,和,I2,的线性插值,B,点的光强,Ib,为,I1,和,I3,的线性,插值,P,点的光强,Ip,则为,Ia,和,Ib,的线性插值。采用,Gouraud,明暗处理不但可以使用多边

20、形表示的曲面光,强连续，而且计算量很小。这种算法还可以以增量的,形式改进，且能用硬件直接实现算法，从而广泛用于,计算机实时图形生成。请看下面光滑明暗处理的例程,第十章,OpenGL,光照,例,10-2,明暗处理例程,Shading.c,include glos.h,include,include,include,void myinit(void,void object(void,void CALLBACK display(void,void CALLBACK myReshape(GLsizei w,GLsizei h,第十章,OpenGL,光照,* GL_SMOOTH is actually

21、the default,shading model. *,void myinit (void,glShadeModel (GL_SMOOTH,第十章,OpenGL,光照,void object(void,glBegin (GL_POLYGON,glColor3f (1.0, 0.0, 0.0,glVertex2f (4.0, 4.0,glColor3f(1.0,1.0,1.0,glVertex2f (12.0, 4.0,glColor3f(0.0,0.0,1.0,glVertex2f (12.0, 12.0,glColor3f(0.0,1.0,0.0,glVertex2f (4.0, 12.0

22、,glEnd (,第十章,OpenGL,光照,void CALLBACK display(void,glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT,object (,glFlush (,第十章,OpenGL,光照,void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei,h,glViewport(0, 0, w, h,glMatrixMode(GL_PROJECTION,glLoadIdentity(,if (w = h,gluOrtho2D (0.0, 16.0, 0.0, 16.0 * (GLfloat,h/(GLfloat) w,else,gluOr

23、tho2D (0.0, 16.0 * (GLfloat,w/(GLfloat) h, 0.0, 16.0,glMatrixMode(GL_MODELVIEW,第十章,OpenGL,光照,void main(void,auxInitDisplayMode (AUX_SINGLE ,AUX_RGBA,auxInitPosition (0, 0, 500, 500,auxInitWindow (Smooth Shading,myinit(,auxReshapeFunc (myReshape,auxMainLoop(display,第十章,OpenGL,光照,以上程序运行结果是在屏幕上显示一个色彩连续

24、变,化的三角形。这个程序是用的,RGBA,显示模式，若改用颜,色表模式，则颜色内插实际上是颜色表的内插，因此呈现,的颜色可能不连续。不妨自己试试,另外，若在,light0.c,程序中加上一句定义,GL_FLAT,明,暗处理模式，则又会出现怎样的情形呢？读者可以仔细比,较一下,第十章,OpenGL,光照,10.4,材质,10.4.1,材质颜色,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，

25、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,第十章,OpenGL,光照,10.4.2,材质定义,材质的定义与光源的定义类似。其函数为,void glMaterialifv(GLenum face,GLenum,pname,TYPE param,定义光照计算中用到的当前

26、材质,face,可以是,GL_FRONT,GL_BACK,GL_FRONT_AND_BACK,它表明当前材质应该应用,到物体的哪一个面上,pname,说明一个特定的材质,param,是材质,的具体数值，若函数为向量形式，则,param,是一组值的指针，反之为,参数值本身。非向量形式仅用于设置,GL_SHINESS,pname,参数值,具体内容见表,10-1,另外，参数,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE,表示,可以用相同的,RGB,值设置环境光颜色和漫反射光颜色,第十章,OpenGL,光照,第十章,OpenGL,光照,例,10-3,材质定义例程,light1.c,include gl

27、os.h,include,include,void myinit(void,void CALLBACK myReshape(GLsizei w,GLsizei h,第十章,OpenGL,光照,void CALLBACK display(void); void myinit(void,设置材质的各种光的颜色成分反射比率,GLfloat mat_ambient=0.8,0.8,0.8,1.0,GLfloat mat_diffuse=0.8,0.0,0.8,1.0,紫色,GLfloat mat_specular = 1.0, 0.0, 1.0, 1.0,亮紫色,GLfloat mat_shinine

28、ss = 50.0,GLfloat light_position = 1.0, 1.0, 1.0, 0.0,第十章,OpenGL,光照,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,mat_ambient,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,mat_diffuse,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,mat_specular,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS,mat_shininess,glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION,light_pos

29、ition,glEnable(GL_LIGHTING,glEnable(GL_LIGHT0,glDepthFunc(GL_LESS,glEnable(GL_DEPTH_TEST,第十章,OpenGL,光照,void CALLBACK display(void,glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT ,GL_DEPTH_BUFFER_BIT,auxSolidSphere(1.0,glFlush(,第十章,OpenGL,光照,void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei h,glViewport(0, 0, w, h,glMatrixMode

30、(GL_PROJECTION,glLoadIdentity(,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,glMatrixMode(GL_MODELVIEW,glLoadIdentity(,第十章,OpenGL,光照,void main(void,auxInitDisp

31、layMode (AUX_SINGLE ,AUX_RGBA | AUX_DEPTH16,auxInitPosition (0, 0, 500, 500,auxInitWindow (Lighting_1,myinit(,auxReshapeFunc (myReshape,auxMainLoop(display,第十章,OpenGL,光照,以上程序运行结果是一个紫色的球。在函,数,myinit(,中定义了球的材质颜色，光源的定,义仍延用,light0.c,中的，而,light.c,物体的光源,定义为缺省形式。从例子中明显地看出，物体,的材质颜色定义与光源颜色定义几乎一样，物,体反射到眼中的颜色与

32、二者都有关系，具体关,系请看下一小节,第十章,OpenGL,光照,10.4.3,材质,RGB,值和光源,RGB,值的关系,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,

33、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,第十章,OpenGL,光照,同样，如果有两束光，相应的值分别为,R1,G1,B1,和,R2,G2,B2,，则,OpenGL,将,各个颜色成分相加，得到,R1+R2,G1+G2,B1+B2,，若任一成分的和值大于,1,超出了设,备所能显示的亮度）则约简到,1.0,下面一例程,就说明了二者之间的关系,第十章,OpenGL,光照,例,10-4,材质与光源的,RGB,关系例程,light2.c,include glos.h,includ

34、e,include,void myinit(void,void CALLBACK myReshape(GLsizei w,GLsizei h,void CALLBACK display(void,第十章,OpenGL,光照,void myinit(void,GLfloat mat_ambient= 0.8, 0.8, 0.8, 1.0,GLfloat mat_diffuse= 0.8, 0.0, 0.8, 1.0,紫色,GLfloat mat_specular = 1.0, 0.0, 1.0, 1.0,GLfloat mat_shininess = 50.0,GLfloat light_dif

35、fuse= 0.0, 0.0, 1.0, 1.0,蓝色,GLfloat light_position = 1.0, 1.0, 1.0, 0.0,第十章,OpenGL,光照,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, mat_ambient,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, mat_diffuse,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mat_specular,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS,mat_shininess,glLightfv(GL_LIGHT0,

36、GL_DIFFUSE, light_diffuse,glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position,glEnable(GL_LIGHTING,glEnable(GL_LIGHT0,glDepthFunc(GL_LESS,glEnable(GL_DEPTH_TEST,第十章,OpenGL,光照,void CALLBACK display(void,glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT ,GL_DEPTH_BUFFER_BIT,auxSolidSphere(1.0,glFlush(,第十章,OpenGL,光照,void CALLB

37、ACK myReshape(GLsizei w, GLsizei h,glViewport(0, 0, w, h,glMatrixMode(GL_PROJECTION,glLoadIdentity(,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,glMatrixMode(

38、GL_MODELVIEW,glLoadIdentity(,第十章,OpenGL,光照,void main(void,auxInitDisplayMode (AUX_SINGLE ,AUX_RGBA | AUX_DEPTH16,auxInitPosition (0, 0, 500, 500,auxInitWindow (Lighting_2,myinit(,auxReshapeFunc (myReshape,auxMainLoop(display,第十章,OpenGL,光照,以上程序运行结果是一个,蓝色的球，其中高光部分,仍为上一例的亮紫色。从,上可看出，球漫反射光的,结果是,mat_diffu

39、se,与,light_diffuse,中的三个颜,色分量值相乘，即,0.0*1.0,0.0*1.0,0.8*1.0,1,0*1.0)=(0.0,0.0,0.8,1.0,所以球大部分呈现蓝色,第十章,OpenGL,光照,10.4.4,材质改变,在实际应用的许多情况下，不同的物体或,同一物体的不同部分都有可能设置不同的材质,OpenGL,函数库提供了两种方式实现这种要求,下面一例程采用的是设置矩阵堆栈来保存不同,物体的材质信息,第十章,OpenGL,光照,例,10-5,矩阵堆栈改变材质例程,chgmat1.c,include glos.h,include,include,include,void

40、myinit(void,void CALLBACK display(void,void CALLBACK myReshape(GLsizei w,GLsizei h,第十章,OpenGL,光照,初始化,z-buffer,光源和光照模型，在此不具体定,义材质,void myinit(void,GLfloat ambient = 0.0, 0.0, 0.0, 1.0,GLfloat diffuse = 1.0, 1.0, 1.0, 1.0,GLfloat specular = 1.0, 1.0, 1.0, 1.0,GLfloat position = 0.0, 3.0, 2.0, 0.0,GLfl

41、oat lmodel_ambient = 0.4, 0.4, 0.4,1.0,glEnable(GL_DEPTH_TEST,glDepthFunc(GL_LESS,第十章,OpenGL,光照,glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,ambient,glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, diffuse,glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION,position,glEnable(GL_LIGHTING,glEnable(GL_LIGHT0,glClearColor(0.0, 0.1, 0.1, 0.0,第十章,OpenG

42、L,光照,void CALLBACK display(void,GLfloat no_mat = 0.0, 0.0, 0.0, 1.0,GLfloat mat_ambient = 0.7, 0.7, 0.7, 1.0,GLfloat mat_ambient_color = 0.8, 0.8, 0.2, 1.0,GLfloat mat_diffuse = 0.1, 0.5, 0.8, 1.0,GLfloat mat_specular = 1.0, 1.0, 1.0, 1.0,GLfloat no_shininess = 0.0,GLfloat low_shininess = 5.0,GLfloa

43、t high_shininess = 100.0,GLfloat mat_emission = 0.3, 0.2, 0.2, 0.0,glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT ,GL_DEPTH_BUFFER_BIT,第十章,OpenGL,光照,第一行第一列绘制的球仅有漫反射光而无环境光和镜面,光,glPushMatrix(,glTranslatef (-3.75, 3.0, 0.0,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, no_mat,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,mat_diffuse,glMaterialf

44、v(GL_FRONT, GL_SPECULAR,no_mat,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS,no_shininess,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, no_mat,auxSolidSphere(1.0,glPopMatrix(,第十章,OpenGL,光照,第一行第二列绘制的球有漫反射光和镜面光，并有低高,光，而无环境光,glPushMatrix(,glTranslatef (-1.25, 3.0, 0.0,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, no_mat,glMaterialfv

45、(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,mat_diffuse,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,mat_specular,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS,low_shininess,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, no_mat,auxSolidSphere(1.0,glPopMatrix(,第十章,OpenGL,光照,第一行第三列绘制的球有漫反射光和镜面光，并有很亮,的高光，而无环境光,glPushMatrix(,glTranslatef (1.25, 3.0, 0.0,g

46、lMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, no_mat,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,mat_diffuse,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,mat_specular,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS,high_shininess,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, no_mat,auxSolidSphere(1.0,glPopMatrix(,第十章,OpenGL,光照,第一行第四列绘制的球有漫反射光和辐射光，而无环,境

47、和镜面反射光,glPushMatrix(,glTranslatef (3.75, 3.0, 0.0,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, no_mat,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,mat_diffuse,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,no_mat,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS,no_shininess,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION,mat_emission,auxSolidSphere(1.0,glPo

48、pMatrix(,第十章,OpenGL,光照,第二行第一列绘制的球有漫反射光和环境光，而镜面,反射光,glPushMatrix(,glTranslatef (-3.75, 0.0, 0.0,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,mat_ambient,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,mat_diffuse,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,no_mat,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS,no_shininess,glMaterialfv(GL_FRONT,

49、 GL_EMISSION, no_mat,auxSolidSphere(1.0,glPopMatrix(,第十章,OpenGL,光照,第二行第二列绘制的球有漫反射光、环境光和镜面光,且有低高光,glPushMatrix(,glTranslatef (-1.25, 0.0, 0.0,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,mat_ambient,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,mat_diffuse,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,mat_specular,glMaterialfv(GL_FRO

50、NT, GL_SHININESS,low_shininess,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, no_mat,auxSolidSphere(1.0,glPopMatrix(,第十章,OpenGL,光照,第二行第三列绘制的球有漫反射光、环境光和镜面光,且有很亮的高光,glPushMatrix(,glTranslatef (1.25, 0.0, 0.0,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,mat_ambient,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,mat_diffuse,glMaterialfv(

51、GL_FRONT, GL_SPECULAR,mat_specular,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS,high_shininess,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, no_mat,auxSolidSphere(1.0,glPopMatrix(,第十章,OpenGL,光照,第二行第四列绘制的球有漫反射光、环境光和辐射,光，而无镜面光,glPushMatrix(,glTranslatef (3.75, 0.0, 0.0,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,mat_ambient,glMat

52、erialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,mat_diffuse,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,no_mat,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS,no_shininess,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION,mat_emission,auxSolidSphere(1.0); glPopMatrix(,第十章,OpenGL,光照,第三行第一列绘制的球有漫反射光和有颜色的环境光,而无镜面光,glPushMatrix(,glTranslatef (-3.75, -3.0, 0

53、.0,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,mat_ambient_color,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,mat_diffuse,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,no_mat,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS,no_shininess,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, no_mat,auxSolidSphere(1.0,glPopMatrix(,第十章,OpenGL,光照,第三行第二列绘制的球有漫反射光和有颜色

54、的环境光以,及镜面光，且有低高光,glPushMatrix(,glTranslatef (-1.25, -3.0, 0.0,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,mat_ambient_color,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,mat_diffuse,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,mat_specular,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS,low_shininess,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, no_mat

55、,auxSolidSphere(1.0,glPopMatrix(,第十章,OpenGL,光照,第三行第三列绘制的球有漫反射光和有颜色的环境光以,及镜面光，且有很亮的高光,glPushMatrix(,glTranslatef (1.25, -3.0, 0.0,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,mat_ambient_color,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,mat_diffuse,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,mat_specular,glMaterialfv(GL_FRONT, GL

56、_SHININESS,high_shininess,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, no_mat,auxSolidSphere(1.0,glPopMatrix(,第十章,OpenGL,光照,第三行第四列绘制的球有漫反射光和有颜色的环境光以及辐射,光，而无镜面光,glPushMatrix(,glTranslatef (3.75, -3.0, 0.0,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,mat_ambient_color,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, mat_diffuse,glMate

57、rialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, no_mat,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, no_shininess,glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, mat_emission,auxSolidSphere(1.0,glPopMatrix(,glFlush(,第十章,OpenGL,光照,void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei h,glViewport(0, 0, w, h,glMatrixMode(GL_PROJECTION,glLoadIdentity(

58、,if (w = (h * 2,glOrtho (-6.0, 6.0, -3.0*(GLfloat)h*2)/(GLfloat)w,3.0*(GLfloat)h*2)/(GLfloat)w, -10.0, 10.0,else,glOrtho (-6.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h*2,6.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h*2), -3.0, 3.0, -10.0,10.0,glMatrixMode(GL_MODELVIEW,第十章,OpenGL,光照,void main(void,auxInitDisplayMode (AUX_SINGLE ,AUX_RGBA,a

59、uxInitPosition (0, 0, 600, 450,auxInitWindow (Material,myinit(,auxReshapeFunc (myReshape,auxMainLoop(display,第十章,OpenGL,光照,以上程序运行结果是绘,制,12,个球,3,行,4,列）。第一,行的球材质都没有环境反射,光，第二行的都有一定的环,境反射光，第三行的都有某,种颜色的环境光。而第一列,的球材质仅有蓝色的漫反射,光；第二列的不仅有蓝漫反,射光，而且还有镜面反射光,较低的高光；第三列的不仅,有蓝漫反射光，而且还有镜,面反射光，很亮的高光；第,四列的还包括辐射光，但无,镜面光,第十章,OpenGL,光照,这个程序运用矩阵堆栈多次调用,glMaterialfv(,来设置,每个球的材质，也就是改变同一场景中的不同物体的颜色,但由于这个函数的应用有个性能开销，因此建议最好尽可,能少的改变材质，以减少改变材质时所带来的性能开销,可采用另一种方式即改变材质颜色，相应函数为,glColorMaterial(,说明如下,void glColorMaterial(GLenum face,GLenum,mode,函数参数,face,指定面，值有,GL_FRONT,GL_BACK,或,GL_FRONT_AND_BACK,缺省值,mode,指定材质成分，值有,GL_AMBIE