opengl 光照模型和光照纹理贴图

上篇文章我们讲到了 opengl的 mvp矩阵，以及在三维世界里漫游的方法，与实现，这篇讲解下，opengl的光照模型。

光基础介绍

环境光ambient：就是环境周边物体反射找到物体上的光

漫反射光diffuse： 物体表面漫反射出去的光

镜面反射光specular：光束找到物体表面反射的光

当光照射物体的时候我们需要设置：

物体反射光设置：

物体所处环境光

物体的漫反射光（通常和物体颜色有关）

物体的镜面反射光（与光源有关系）

光源设置：

光源位置

光源环境光

光源漫反射光

光源镜面反射光

光照模型

当然根据需要，我们可以组建不同的光照模型：

lambient模型 ：环境光和漫反射光

phong模型：环境光和漫反射光和镜面反射光

blin-phong： 模型是phong模型的简化版

光源的设置其实很简单，如下：

void model::setLightArgs(glm::vec4 cameraPos){

    glUniform4fv(U_LightPosLocation , 1 ,glm::value_ptr(glm::vec4(0.0f,10.0f,10.0f,0.0f) ));
    glUniform4fv(U_CameraPosLocation,1,glm::value_ptr(cameraPos));


    glUniform4fv(U_LightAmbientLocation , 1 ,glm::value_ptr(glm::vec4(0.4f,0.4f,0.0f,1.0f)) );
    glUniform4fv(U_LightDiffuseLocation,1,glm::value_ptr(glm::vec4(0.5f,0.50f,0.0f,1.0f)));
    glUniform4fv(U_LightSpecularLocation,1,glm::value_ptr(glm::vec4(1.0f,1.0f,1.0f,1.0f)));

    glUniform4fv(U_OptionLocation,1,glm::value_ptr(glm::vec4(1.0f,0.0f,0.0f,0.0f)));

    glUniform4fv(U_AmbientMaterialLocation,1,glm::value_ptr(glm::vec4(0.1f,0.1f,0.1f,1.0f)));
    glUniform4fv(U_DiffuseMaterialLocation,1,glm::value_ptr(glm::vec4(0.6f,0.6f,0.6f,1.0f)));
    glUniform4fv(U_SpecularMaterialLocation,1,glm::value_ptr(glm::vec4(1.0f,1.0f,1.0f,1.0f)));
    

}

U_OptionLocation 为所选光照模型，在着色器根据这个的值来进行不同的光照运算。

normal向量的转变

normal法向量的计算，前2篇文章中讲解了，我们在解析模型后右一个atribute属性就是normal，是每个点的法向量，是每个点的切屏幕垂直的向量。光的反射就是靠这个向量来计算的。但随着模型的转动，法向量在三维世界也会改变，因此我们要计算转动后的模型在三维世界，或者屏幕坐标系里的值。

INVERSE_TRANSPOSE_MATRIX 方法

该方法是将法向量normal 旋转后，转化到视觉坐标系中，推到方法这里不讲了，有点繁杂，大家记住结论就可以：

利用glm可以通过下面方法获得：

glm::mat4 it=glm::inverseTranspose(modelMatrix);
glUniformMatrix4fv(IT_ModelMatrixLocation, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(it));

在着色器中使用如下，相乘得到的向量就为旋转后的法向量，当然只用取前面的x、y、z

 V_Normal=IT_ModelMatrix*normal;

逐定点渲染和逐像素渲染

逐定点渲染：是将光照和颜色的计算放在定点着色器中计算，然后varing 传递到 fragmentshader中去。计算复杂度只跟定点个数有关系，属于轻量级渲染。

逐像素渲染：是在fragmentshader中去做颜色的渲染工作，算法的计算个数与屏幕的像素大小有关系，因此，它的计算级别比逐顶点渲染高很多，但效果也好。