OpenGL学习笔记：光照

人眼看见物体，是因为光线直接或间接的从那里到达了眼睛。

人眼对光线强弱变化很敏感，胜过于颜色变化。

现实生活中，有些物体本身就可以发光，比如太阳，而有的，只会反射光，如木头。

OpenGL光照系统：
OpenGL对光线的模拟如下：在光照系统中，分为三部分， 光源(light) （发光的东西）， 材质(material) （发射光的东西），还有 光照环境(ambient) （微调的参数，计算机很难模拟真实的光线情况，比如一些光线经过多次反射后，已经无法分清它究竟是由哪个光源发出，这时，指定一个“环境亮度”参数，可以使最后形成的画面更接近于真实情况）

物体的反射有 镜面反射(specular) 和 漫反射（diffuse) ，在OpenGL中有设置，现实生活中的物体在反射光线时，并不是绝对的镜面反射或漫反射，但可以看成是这两种反射的叠加。
1. 对光源设置镜面反射和漫反射强度。
2. 对材质设置镜面反射和漫反射强度。
综合结果就构成了最终光照效果

OpenGL默认关闭光照，需要使用glEnable(GL_LIGHTING)来打开它。

法线向量(glNormal)：
法线向量用在光照中，是指光线垂直入射的方向向量，像图像一样，需要指定每个顶点的法线向量。因此，对于指定的物体，指定了光源后，就可以根据法线计算出光的反射方向，进而计算出光照效果。
在使用了法线向量的场合，应尽量避免使用glScale*函数。即使使用，也最好保证各坐标轴进行等比例缩放。因为glScale*函数，对每一坐标轴进行不同程度的缩放，很有可能导致原来所设置的法线向量达不到想要的效果。

控制光源：
光源有以下属性，通过glLight设置：
1. 光源位置。GL_POSITION， 用四位齐次坐标显示，X,Y,Z,W. W为0表示无限远。你懂的。方向性光源(w为0）在计算时比位置性光源（w不为0）快不少，往往都采用方向性光源
2. 发光的反射属性（颜色）。有三种颜色。GL_AMBIENT、GL_DIFFUSE、GL_SPECULAR。每个属性使用RGBA表示。GL_AMBIENT表示光在经过多次反射无法计算时，最终遗留在环境中的颜色。GL_DIFFUSE表示光源的光在经过慢发射时的颜色，GL_SPECULAR表示在经过镜面反射时的颜色。
3. 发光的光的衰减(attenuation)因子，只对位置性光源有效。在生活中，光的强度随着距离的增加而减弱，OpenGL把减弱的趋势抽象为如下函数：

衰减因子 = 1 / (k1 + k2 * d + k3 * k3 * d)

d表示距离，光线的初始强度乘以衰减因子，就得到对应距离的光线强度。其中k1,k2,k3在程序中设置，分别是：

k1.GL_CONSTANT_ATTENUATION,常量

k2.GL_LINEAR_ATTENUATION,线性量

k3. GL_QUADRATIC_ATTENUATION,二次量.

4. 聚光灯（特殊）。有三个属性。
GL_SPOT_DIRECTION。表示光源发射的方向
GL_SPOT_EXPONENT。表示聚光的程度，为零，表示光源向四方发射的光线强度相同，值越大，就越聚得厉害
GL_SPOT_CUTOFF。设置一个角度，取值为0到90，表示光源发射光线所覆盖角度的一半，也可以取180度，表示不使用聚光灯，作为普通灯，向四面八方发射。

一个场景中可以设置任意一个光源，但OpenGL只支持数量有限的光源，一般是8个，从GL_LIGHT0到GL_LIGHT7，要用的时候使用glEnable开启。


控制材质：

材质的属性通过glMaterial设置：

1. 光的反射属性（颜色），和光源类似，可以控制材质的GL_AMBIENT、GL_DIFFUSE、GL_SPECULAR属性，指的是光线射到材质上之后，经过反射后光线的颜色。通常GL_AMBIENT和GL_DIFFUSE都取相同的值，可以达到比较真实的效果。所以有一种比较方便的办法，直接设置GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE来设置该两个属性。

2. 粗糙程度（镜面指数）。GL_SHININESS，取值为0到128，值越小，说明材料越粗糙，反之同理。光源找到粗糙的表面上后，会产生比较大的亮点。

3. 自身发射颜色。GL_EMISSION。为了避免过于复杂的计算，OpenGL认为材质本身就会向外发射微微的光线，该光线很弱，不会影响其他物体颜色，但可以被眼睛感受得到

4. GL_COLOR_INDEXES属性，在索引模式下使用的一个属性。

控制光照模型：
光照模型通过glLightModel控制：
1. 光线颜色。GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT，不消说啦
2. 观察点位置。GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER，表示在近处观看，还是在无限远出观看
3. 是否计算双面光照。GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE。如果物体的反面光照也需要计算，那么就设置它
4. 颜色计算方式。GL_LIGHT_MODEL_COLOR_CONTROL。跟纹理相关。如果设置为GL_SINGLE_COLOR。则表示先计算光照，再计算纹理。如果设置为GL_SEPARATE_SPECULAR_COLOR。表示先计算所有其他光照，再计算纹理，再计算镜面反射光。这样画面效果更逼真。但没有纹理的话，就没有任何意义。