返回首页 Android OpenGL ES 开发教程

设置光照效果 Set Lighting

上一篇简单介绍了 OpenGL 中使用的光照模型,本篇结合 OpenGL ES API 说明如何使用光照效果:

  • 设置光源
  • 定义法线
  • 设置物体材料光学属性

光源

OpenGL ES 中可以最多同时使用八个光源,分别使用0到7表示。

OpenGL ES光源可以分为

  • 平行光源(Parallel light source), 代表由位于无限远处均匀发光体,太阳可以近似控制平行光源。
  • 点光源(Spot light source)如灯泡就是一个点光源,发出的光可以指向360度,可以为点光源设置光衰减属性(attenuation)或者让点光源只能射向某个方向(如射灯)。
  • 可以为图形的不同部分设置不同的光源。

下面方法可以打开某个光源,使用光源首先要开光源的总开关:

gl.glEnable(GL10.GL_LIGHTING);

然后可以再打开某个光源如0号光源:

gl.glEnable(GL10.GL_LIGHTI0);

设置光源方法如下:

  • public void glLightfv(int light,int pname, FloatBuffer params)
  • public void glLightfv(int light,int pname,float[] params,int offset)
  • public void glLightf(int light,int pname,float param)
  • light 指光源的序号,OpenGL ES可以设置从0到7共八个光源。
  • pname: 光源参数名称,可以有如下:GL_SPOT_EXPONENT, GL_SPOT_CUTOFF, GL_CONSTANT_ATTENUATION, GL_LINEAR_ATTENUATION, GL_QUADRATIC_ATTENUATION, GL_AMBIENT, GL_DIFFUSE,GL_SPECULAR, GL_SPOT_DIRECTION, GL_POSITION
  • params 参数的值(数组或是Buffer类型)。

其中为光源设置颜色的参数类型为 GL_AMBIENT,GL_DIFFUSE,GL_SPECULAR,可以分别指定R,G,B,A 的值。

指定光源的位置的参数为 GL_POSITION,值为(x,y,z,w):

平行光将 w 设为0.0,(x,y,z)为平行光的方向:

对于点光源,将 w 设成非0值,通常设为1.0. (x,y,z)为点光源的坐标位置。

将点光源设置成聚光灯,需要同时设置 GL_SPOT_DIRECTION,GL_SPOT_CUTOFF 等参数,GL_POSITION的设置和点光源类似:将 w 设成非0值,通常设为1.0. (x,y,z)为点光源的坐标位置。而对于GL_SPOT_DIRECTION 参数,设置聚光的方向(x,y,z)

GL_SPOT_CUTOFF 参数设置聚光等发散角度(0到90度)

GL_SPOT_EXPONENT 给出了聚光灯光源汇聚光的程度,值越大,则聚光区域越小(聚光能力更强)。

对应点光源(包括聚光灯),其它几个参数 GL_CONSTANT_ATTENUATION, GL_LINEAR_ATTENUATION, GL_QUADRATIC_ATTENUATION 为点光源设置光线衰减参数,公式有如下形式,一般无需详细了解:

在场景中设置好光源后,下一步要为所绘制的图形设置法线(Normal),只有设置了法线,光源才能在所会物体上出现光照效果。三维平面的法线是垂直于该平面的三维向量。曲面在某点P处的法线为垂直于该点切平面的向量

和设置颜色类似,有两个方法可以为平面设置法线,一是

public void glNormal3f(float nx,float ny,float nz)

这个方法为后续所有平面设置同样的方向,直到重新设置新的法线为止。

为某个顶点设置法线:

public void glNormalPointer(int type,int stride, Buffer pointer)
  • type 为Buffer 的类型,可以为GL_BYTE, GL_SHORT, GL_FIXED,或 GL_FLOAT
  • stride: 每个参数之间的间隔,通常为0.
  • pointer: 法线值。

打开法线数组

gl.glEnableClientState(GL10.GL\_NORMAL\_ARRAY);  

用法和 Color, Vertex 类似。参见 Android OpenGL ES 开发教程(8):基本几何图形定义

规范化法向量,比如使用坐标变换(缩放),如果三个方向缩放比例不同的话,顶点或是平面的法线可能就有变好,此时需要打开规范化法线设置:

gl.glEnable(GL10.GL\_NORMALIZE);  

经过规范化后法向量为单位向量(长度为1)。同时可以打开缩放法线设置

gl.glEnable(GL10.GL\_RESCALE\_NORMAL);  

设置好法线后,需要设置物体表面材料(Material)的反光属性(颜色和材质)。

将在下篇介绍设置物体表面材料(Material)的反光属性(颜色和材质)并给出一个光照的示例。