第八章 opengl之光照（材质）_opengl color vec3-优快云博客

OpenGL

材质
设置材质
- 光的属性
- 不同的光源颜色

材质

想要在OpenGL中模拟多种类型的物体，我们必须针对每种表面定义不同的材质(Material)属性。
当描述一个表面时，我们可以分别为三个光照分量定义一个材质颜色(Material Color)：环境光照(Ambient Lighting)、漫反射光照(Diffuse Lighting)和镜面光照(Specular Lighting)。通过为每个分量指定一个颜色，我们就能够对表面的颜色输出有细粒度的控制了。现在，我们再添加一个反光度(Shininess)分量，结合上述的三个颜色，我们就有了全部所需的材质属性了：

#version 330 core
struct Material {
    vec3 ambient;
    vec3 diffuse;
    vec3 specular;
    float shininess;
}; 

uniform Material material;

在片段着色器中，创建一个结构体来存储物体的材料属性，也可以把它们存储为独立的uniform值，但是作为一个结构体来存储更有条理。上述创建结构体后，作为类型声明一个uniform变量。
则可以看出，为冯氏光照模型的每个分量都定义了一个颜色向量。
ambient材质向量定义了在环境光照下这个表面反射的是什么颜色，通常是和表面的颜色相同。
diffuse材质向量定义了在漫反射光照下表面的颜色，和环境光照一样，也被设置成我们期待的物体颜色。
specular材质向量设置的是表面上镜面高光的颜色，shininess影响镜面高光的散射或半径。

设置材质

在片段着色器中创建一个材质结构体的unfirom，下面修改光照的计算来遵循新的材质属性。所有材质变量都存储在一个结构体中，可以从uniform变量 material中访问：

void main()
{    
    // 环境光
    vec3 ambient = lightColor * material.ambient;

    // 漫反射 
    vec3 norm = normalize(Normal);
    vec3 lightDir = normalize(lightPos - FragPos);
    float diff = max(dot(norm, lightDir), 0.0);
    vec3 diffuse = lightColor * (diff * material.diffuse);

    // 镜面光
    vec3 viewDir = normalize(viewPos - FragPos);
    vec3 reflectDir = reflect(-lightDir, norm);  
    float spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0), material.shininess);
    vec3 specular = lightColor * (spec * material.specular);  

    vec3 result = ambient + diffuse + specular;
    FragColor = vec4(result, 1.0);
}

现在可以通过设置uniform来设置应用中物体的材质。GLSL中的一个结构体在设置uniform时没有什么区别，结构体只是充当uniform变量的一个命名空间。所以想填充这个结构体，需要设置每个单独的uniform，以结构体名为前缀：

lightingShader.setVec3("material.ambient",  1.0f, 0.5f, 0.31f);
lightingShader.setVec3("material.diffuse",  1.0f, 0.5f, 0.31f);
lightingShader.setVec3("material.specular", 0.5f, 0.5f, 0.5f);
lightingShader.setFloat("material.shininess", 32.0f);

光的属性

可以通过一个强度值来改变光和镜面光强度。物体的环境光分量完全地影响了立方体的颜色，可是环境光分量实际上不应该对最终的颜色有这么大的影响，所以我们会将光源的环境光强度设置为一个小一点的值，从而限制环境光颜色：

vec3 ambient = vec3(0.1) * material.ambient;

可以用同样的方式影响光源的漫反射和镜面光强度。

环境光照通常被设置为一个比较低的强度，因为我们不希望环境光颜色太过主导。光源的漫反射分量通常被设置为我们希望光所具有的那个颜色，通常是一个比较明亮的白色。镜面光分量通常会保持为vec3(1.0)，以最大强度发光。注意我们也将光源的位置向量加入了结构体。

struct Light {
    vec3 position;

    vec3 ambient;
    vec3 diffuse;
    vec3 specular;
};

uniform Light light;

vec3 ambient  = light.ambient * material.ambient;
vec3 diffuse  = light.diffuse * (diff * material.diffuse);
vec3 specular = light.specular * (spec * material.specular);

在应用中设置光照强度：

lightingShader.setVec3("light.ambient",  0.2f, 0.2f, 0.2f);
lightingShader.setVec3("light.diffuse",  0.5f, 0.5f, 0.5f); // 将光照调暗了一些以搭配场景
lightingShader.setVec3("light.specular", 1.0f, 1.0f, 1.0f);

不同的光源颜色

不同的光照颜色能够极大地影响物体的最终颜色输出。由于光照颜色能够直接影响物体能够反射的颜色，这对视觉输出有着显著的影响。
我们可以利用sin和glfwGetTime函数改变光源的环境光和漫反射颜色，从而很容易地让光源的颜色随着时间变化：

glm::vec3 lightColor;
lightColor.x = sin(glfwGetTime() * 2.0f);
lightColor.y = sin(glfwGetTime() * 0.7f);
lightColor.z = sin(glfwGetTime() * 1.3f);

glm::vec3 diffuseColor = lightColor   * glm::vec3(0.5f); // 降低影响
glm::vec3 ambientColor = diffuseColor * glm::vec3(0.2f); // 很低的影响

lightingShader.setVec3("light.ambient", ambientColor);
lightingShader.setVec3("light.diffuse", diffuseColor);