2024年4月1日发(作者：)
第十四章 OpenGL特殊光处理
目 录
14.1 光照模型
14.2 光源位置与衰减
14.3 聚光和多光源
14.4 光源位置与方向的控制
14.5 辐射光
本章内容是基础篇第七章的补充和提高。这一章主要讲述一些特殊光效果处
理，如全局环境光、双面光照、光的衰减、聚光、多光源、光源位置的改变等等。
读者若有兴趣，可以按照本章例程的方法作出许多变换，则会出现意想不到的效
果，充分发挥你的艺术才能。
14.1、光照模型
OpenGL光照模型的概念由一下三部分组成：1）全局泛光强度、2）视点位
置在景物附近还是在无穷远处、3）物体的正面和背面是否分别进行光照计算。
14.1.1 全局环境光
正如前面基础篇中所提到的一样，每个光源都能对一个场景提供环境光。此
外，还有一个环境光，它不来自任何特定的光源，即称为全局环境光。下面用参
数GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT来说明全局环境光的RGBA强度：
GLfloat lmodel_ambient[]={0.2,0.2,0.2,1.0};
glLightModelfv(GLLIGHT_MODEL_AMBIENT,lmodel_ambient);
在这个例子中，lmodel_ambient所用的值为GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT的缺
省值。这些数值产生小量的白色环境光。
14.1.2 近视点与无穷远视点
视点位置能影响镜面高光的计算，也就是说，顶点的高光强度依赖于顶点法
向量，从顶点到光源的方向和从顶点到视点的方向。实际上，调用光照函数并不
能移动视点。但是可以对光照计算作出不同的假定，这样视点似乎移动了。对于
一个无穷远视点，视点到任何顶点的方向保持固定，缺省时为无穷远视点。对于
一个近视点，物体每个顶点到视点的方向是不同的，需要逐个计算，从而整体性
能降低，但效果更真实。下面一句函数代码是假定为近视 点：
glLightModeli(GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER,GL_TRUE);
这个调用把视点放在视点坐标系的原点处。若要切换到无穷远视点，只需将
参数GL_TRUE 改为GL_FALSE即可。
14.1.3 双面光照
光照计算通常是对所有多边形进行的，无论其是正面或反面。一般情况下，
设置光照条件时总是正面多边形，因此不能对背面多边形进行正确地光照。在基
础篇的第七章中的例子里，物体是一个球，只有正面多边形能看到，即球的外部
可见，这种情况下不必考虑背面光照。若球被砍开，其内部的曲面是可见的，那
么对内部多边形需进行光照计算，这时应该调用如下函数：
glLightModeli(LIGHT_MODEL_TWO_SIDE,GL_TRUE);
启动双面光照。实际上，这就是OpenGL给背面多边形定义一个相反的法向
量（相对于正面多边形而言）。一般来说，这意味着可见正面多边形和可见反面
多边形的法向量都面朝观察者，而不是向里，这样所有多边形都能进行正确的光
照。关闭双面光照，只需将参数GL_TRUE改为GL_FALSE即可。
14.2、光源位置与衰减
在基础篇中已经提到过，光源有无穷远光源和近光源两种形式。无穷远光源
又称作定向光源，即这种光到达物体时是平行光，例如现实生活中的太阳光。近
光源又称作定位光源，光源在场景中的位置影响场景的光照效果，尤其影响光到
达物体的方向。台灯是定位光源的范例。在以前所有与光照有关的例子里都采用
的是定向光源，如：
GLfloat light_position[]={1.0,1.0,1.0,0.0};
glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,light_position);
光源位置坐标采用的齐次坐标(x, y, z, w)，这里的w为0，所以相应的光
源是定向光，(x, y, z)描述光源的方向，这个方向也要进行模型变换。
GL_POSITION的缺省值是(0.0, 0.0, 1.0, 0.0)，它定义了一个方向指向Z负轴
的平行光源。若w非零，光源为定位光源。(x, y, z, w)指定光源在齐次坐标系
下的具体位置，这个位置经过模型变换等在视点坐标系下保存下来。
真实的光，离光源越远则光强越小。因为定向光源是无穷远光源，因此距离
的变换对光强的影响几乎没有，所以定向光没有衰减，而定位光有衰减。OpenGL
的光衰减是通过光源的发光量乘以衰减因子计算出来的。其中衰减因子在第十章
表10-2中说明过。缺省状态下，常数衰减因子是1.0，其余两个因子都是0.0。
用户也可以自己定义这些值，如：
glLightf(GL_LIGHT0,GL_CONSTANT_ATTENUATION,2.0);
glLightf(GL_LIGHT0,GL_LINEAR_ATTENUATION,1.0);
glLightf(GL_LIGHT0,GL_QUADRATIC_ATTENUATION,0.5);
注意：环境光、漫反射光和镜面光的强度都衰减，只有辐射光和全局环境光
的强度不衰减。
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