《OpenGL光照和材质》课件.ppt

OpenGL光照和材质欢迎来到OpenGL光照和材质课程。本课程将深入探讨计算机图形学中的光照模型和材质渲染技术。我们将学习如何使用OpenGL创造逼真的视觉效果。

课前导言光照的重要性光照是3D渲染中最关键的元素之一，它能够为场景增添深度和真实感。材质的作用材质决定了物体如何与光线交互，影响最终的视觉效果。OpenGL的优势OpenGL提供了强大的工具和API，使我们能够轻松实现复杂的光照和材质效果。

课程大纲介绍1光照模型概述介绍基本光照模型的组成部分和原理。2OpenGL基础光照实现学习如何在OpenGL中实现基本的光照效果。3Blinn-Phong光照模型深入探讨高级光照模型及其实现。4法线贴图技术学习如何使用法线贴图增强表面细节。5总结及展望回顾课程重点，并探讨未来发展方向。

1.光照模型概述1光照模型模拟光与物体表面相互作用的数学模型。2环境光模拟间接光照，提供基本亮度。3漫反射光模拟光线在粗糙表面的均匀散射。4镜面光模拟光线在光滑表面的反射，产生高光效果。

1.1环境光定义环境光是场景中均匀分布的背景光，模拟间接光照效果。特点不考虑光源位置和方向，为场景提供基本亮度。计算环境光强度=环境光颜色*材质的环境反射系数应用防止场景中出现完全黑暗的区域，增加真实感。

1.2漫反射光原理漫反射光模拟光线在粗糙表面上的均匀散射。它的强度取决于光线入射角度和表面法线的夹角。计算公式漫反射光强度=光源颜色*材质漫反射系数*max(0,dot(N,L))其中，N为表面法线，L为光源方向。

1.3镜面光高光效果镜面光产生物体表面的高光效果，增加材质的光泽感。计算方法基于反射向量和视线向量的夹角，使用幂函数控制高光范围。关键参数镜面反射系数和光泽度指数决定了高光的强度和大小。

1.4光照模型方程最终颜色=环境光+漫反射光+镜面光

环境光=Ka*Ia

漫反射光=Kd*Id*max(0,dot(N,L))

镜面光=Ks*Is*pow(max(0,dot(R,V)),shininess)

Ka,Kd,Ks:材质的环境、漫反射、镜面反射系数

Ia,Id,Is:光源的环境、漫反射、镜面光强度

N:表面法线L:光源方向R:反射方向V:视线方向

2.OpenGL基础光照实现启用光照使用glEnable(GL_LIGHTING)开启OpenGL光照系统。设置光源定义光源属性，包括位置、颜色和强度。设置材质设置物体材质属性，如环境反射、漫反射和镜面反射系数。渲染场景使用设定的光照和材质参数渲染3D场景。

2.1启用光照1开启光照系统使用glEnable(GL_LIGHTING)启用OpenGL的光照功能。2启用具体光源使用glEnable(GL_LIGHT0)等函数启用特定的光源。3设置着色模型使用glShadeModel(GL_SMOOTH)设置平滑着色，提高渲染质量。4启用颜色材质使用glEnable(GL_COLOR_MATERIAL)允许per-vertex颜色设置。

2.2设置光源属性属性OpenGL函数说明位置glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,...)设置光源位置环境光glLightfv(GL_LIGHT0,GL_AMBIENT,...)设置环境光颜色和强度漫反射光glLightfv(GL_LIGHT0,GL_DIFFUSE,...)设置漫反射光颜色和强度镜面光glLightfv(GL_LIGHT0,GL_SPECULAR,...)设置镜面光颜色和强度

2.3设置材质属性环境反射glMaterialfv(GL_FRONT,GL_AMBIENT,...)设置材质对环境光的反射特性。漫反射glMaterialfv(GL_FRONT,GL_DIFFUSE,...)定义材质对漫反射光的反射特性。镜面反射glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SPECULAR,...)设置材质的镜面反射特性，控制高光效果。

2.4示例代码讲解//启用光照

glEnable(GL_LIGHTING);

glEnable(GL_LIGHT0);

//设置光源属性

GLfloatlight_position[]={1.0f,1.0f,1.0f,0.0f};

glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,light_position);

//设置材质属性

GLfloatmat_ambient[]={0.7f,0.7f,0.7f,1.0f};

GLfloatmat_diffuse[]={0.8f,0.8f,0.8f