SharpGL学习笔记(十三) 光源例子:环绕二次曲面球体的光源
这是根据徐明亮《OpenGL游戏编程》书上光灯一节的一个例子改编的.
从这个例子可以学习到二次曲面的参数设置,程序中提供了两个画球的函数,一个是用三角形画出来的,一个是二次曲面构成的.
你会发现,跟三角形版本不同,二次曲面要做一些设定,否则画出来的球体无法接受光照.
先上代码:
- using System;
- using System.Collections.Generic;
- using System.ComponentModel;
- using System.Data;
- using System.Drawing;
- using System.Linq;
- using System.Text;
- using System.Windows.Forms;
- using SharpGL;
- namespace light2
- {
- /// <summary>
- /// 原创文章,出自"博客园, 猪悟能'S博客" : http://www.cnblogs.com/hackpig/
- /// </summary>
- public partial class SharpGLForm : Form
- {
- private float rotation = 0.0f;
- float m_bReadX, m_bReadY;
- float m_bGreenX, m_bGreenY;
- float m_bBlueX, m_bBlueY;
- //3个光源位置
- float[] lightPosR = new float[] { 0f, 0f, 2f, 1f };
- float[] lightPosG = new float[] { 0f, 0f, 2f, 1f };
- float[] lightPosB = new float[] { 0f, 0f, 2f, 1f };
- //3个光源漫射光
- float[] diffLightR = { 1f, 0f, 0f, 1f };
- float[] diffLightG = { 0f, 1f, 0f, 1f };
- float[] diffLightB = { 0f, 0f, 1f, 1f };
- //定义3个光源我镜面光
- float[] specLightR = { 1f, 0f, 0f, 1f };
- float[] specLightG = { 0f, 1f, 0f, 1f };
- float[] specLightB = { 0f, 0f, 1f, 1f };
- //默认的光源, 灰色光源,用于默认照明
- float[] defDiffLight = new float[] { 0.8f, 0.8f, 0.8f, 1f };
- float[] defSpecLight = new float[] { 1f, 1f, 1f, 1f };
- float[] defLightPos = new float[] { 0f, 0f, 10f, 1f };
- public SharpGLForm()
- {
- InitializeComponent();
- }
- private void openGLControl_OpenGLDraw(object sender, PaintEventArgs e)
- {
- OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
- gl.Clear(OpenGL.GL_COLOR_BUFFER_BIT | OpenGL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
- gl.LoadIdentity();
- gl.Rotate(rotation, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
- draw(gl);
- rotation += 3.0f;
- update(gl);
- }
- void update(OpenGL gl)
- {
- gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHT1);
- m_bReadX += ;
- m_bReadY += ;
- gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHT2);
- m_bGreenX += ;
- m_bGreenY += ;
- gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHT3);
- m_bBlueX += ;
- m_bBlueY += ;
- }
- void draw(OpenGL gl)
- {
- gl.PushMatrix();
- //旋转红光
- gl.Rotate(m_bReadX, 1f, 0f, 0f);
- gl.Rotate(m_bReadY, 0f, 1f, 0f);
- //设置红光的位置
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT1, OpenGL.GL_POSITION, lightPosR);
- //绘制光球
- gl.Translate(lightPosR[], lightPosR[], lightPosR[]);
- gl.Color(1f, 0f, 0f);
- gl.PushAttrib(OpenGL.GL_LIGHTING_BIT);
- gl.Disable(OpenGL.GL_LIGHTING);
- drawSphere(gl,lightPosR[], lightPosR[], lightPosR[],0.2f,,,false);
- gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHTING);
- gl.PopAttrib();
- gl.PopMatrix();
- gl.PushMatrix();
- //旋转绿光
- gl.Rotate(m_bGreenX, 1f, 0f, 0f);
- gl.Rotate(m_bGreenY, 0f, 1f, 0f);
- //设置绿光的位置
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT2, OpenGL.GL_POSITION, lightPosG);
- //绘制光球
- gl.Translate(lightPosG[], lightPosG[], lightPosG[]);
- gl.Color(0f, 1f, 0f);
- gl.PushAttrib(OpenGL.GL_LIGHTING_BIT);
- gl.Disable(OpenGL.GL_LIGHTING);
- drawSphere(gl, lightPosG[], lightPosG[], lightPosG[], 0.2f, , ,false);
- gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHTING);
- gl.PopAttrib();
- gl.PopMatrix();
- gl.PushMatrix();
- //旋转蓝光
- gl.Rotate(m_bBlueX, 1f, 0f, 0f);
- gl.Rotate(m_bBlueY, 0f, 1f, 0f);
- //设置蓝光的位置
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT3, OpenGL.GL_POSITION, lightPosB);
- //绘制光球
- gl.Translate(lightPosB[], lightPosB[], lightPosB[]);
- gl.Color(0f, 0f, 1f);
- gl.PushAttrib(OpenGL.GL_LIGHTING_BIT);
- gl.Disable(OpenGL.GL_LIGHTING);
- drawSphere(gl, lightPosB[], lightPosB[], lightPosB[], 0.2f, , ,false);
- gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHTING);
- gl.PopAttrib();
- gl.PopMatrix();
- //绘制球体
- gl.PushMatrix();
- gl.Rotate(rotation, 1f, 0f, 0f);
- gl.Rotate(rotation, 0f, 1f, 0f);
- gl.Rotate(rotation, 0f, 0f, 1f);
- drawSphere(gl, , , , , , ,false);
- gl.PopMatrix();
- gl.Flush();
- }
- //二次曲面球体
- void drawSphere(OpenGL gl,float x,float y,float z, double radius, int segx, int segy, bool isLines)
- {
- gl.PushMatrix();
- gl.Translate(x, y, z);
- var sphere = gl.NewQuadric();
- if (isLines)
- gl.QuadricDrawStyle(sphere, OpenGL.GL_LINES);
- else
- gl.QuadricDrawStyle(sphere, OpenGL.GL_QUADS);
- gl.QuadricNormals(sphere, OpenGL.GLU_NONE); //GLU_NONE,GLU_FLAT,GLU_SMOOTH
- gl.QuadricOrientation(sphere, (int)OpenGL.GLU_OUTSIDE); //GLU_OUTSIDE,GLU_INSIDE
- gl.QuadricTexture(sphere, (int)OpenGL.GLU_FALSE); //GL_TRUE,GLU_FALSE
- gl.Sphere(sphere, radius, segx, segy);
- gl.DeleteQuadric(sphere);
- gl.PopMatrix();
- }
- //球心坐标为(x,y,z),球的半径为radius,M,N分别表示球体的横纵向被分成多少份
- void drawSphere1(OpenGL gl, float xx, float yy, float zz, float radius, float M, float N,bool isLines)
- {
- const float PI = 3.1415926f;
- float step_z = (float)Math.PI / M;
- float step_xy = * PI / N;
- float[] x = new float[] { , , , };
- float[] y = new float[] { , , , };
- float[] z = new float[] { , , , };
- float angle_z = 0.0f;
- float angle_xy = 0.0f;
- int i = , j = ;
- gl.Begin(OpenGL.GL_QUADS);
- for (i = ; i < M; i++)
- {
- angle_z = i * step_z;
- for (j = ; j < N; j++)
- {
- angle_xy = j * step_xy;
- x[] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z) * Math.Cos(angle_xy));
- y[] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z) * Math.Sin(angle_xy));
- z[] = (float)(radius * Math.Cos(angle_z));
- x[] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z + step_z) * Math.Cos(angle_xy));
- y[] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z + step_z) * Math.Sin(angle_xy));
- z[] = (float)(radius * Math.Cos(angle_z + step_z));
- x[] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z + step_z) * Math.Cos(angle_xy + step_xy));
- y[] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z + step_z) * Math.Sin(angle_xy + step_xy));
- z[] = (float)(radius * Math.Cos(angle_z + step_z));
- x[] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z) * Math.Cos(angle_xy + step_xy));
- y[] = (float)(radius * Math.Sin(angle_z) * Math.Sin(angle_xy + step_xy));
- z[] = (float)(radius * Math.Cos(angle_z));
- for (int k = ; k < ; k++)
- {
- gl.Vertex(xx + x[k], yy + y[k], zz + z[k]);
- }
- }
- }
- gl.End();
- }
- private void openGLControl_OpenGLInitialized(object sender, EventArgs e)
- {
- OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
- setLight(gl);
- //gl.Enable(OpenGL.GL_NORMALIZE);
- gl.ClearColor(, , , );
- }
- private void setLight(OpenGL gl)
- {
- //0号灯光,默认灯光
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT0, OpenGL.GL_DIFFUSE, defDiffLight);
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT0, OpenGL.GL_SPECULAR, defSpecLight);
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT0, OpenGL.GL_POSITION, defLightPos);
- //1号灯光
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT1, OpenGL.GL_DIFFUSE, diffLightR);
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT1, OpenGL.GL_SPECULAR, specLightR);
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT1, OpenGL.GL_POSITION, lightPosR);
- //2号灯光
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT2, OpenGL.GL_DIFFUSE, diffLightG);
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT2, OpenGL.GL_SPECULAR, specLightG);
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT2, OpenGL.GL_POSITION, lightPosG);
- //3号灯光
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT3, OpenGL.GL_DIFFUSE, diffLightB);
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT3, OpenGL.GL_SPECULAR, specLightB);
- gl.Light(OpenGL.GL_LIGHT3, OpenGL.GL_POSITION, lightPosB);
- gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHTING);
- gl.Enable(OpenGL.GL_LIGHT0); //启用默认光源
- }
- private void openGLControl_Resized(object sender, EventArgs e)
- {
- OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
- gl.MatrixMode(OpenGL.GL_PROJECTION);
- gl.LoadIdentity();
- gl.Perspective(70.0f, (double)Width / (double)Height, 0.01, 100.0);
- gl.LookAt(-, , -, , , , , , );
- gl.MatrixMode(OpenGL.GL_MODELVIEW);
- }
- }
- }
截取了一帧的效果如下图:
有三个光球围绕球体旋转,三组光分别为红,绿,蓝,因此它们的组合可以在球面上生成所有可能的颜色效果.
函数drawSphere是二次曲面球体,函数drawSphere1是三角形构成的球体.
下面我们研究一下二次曲面的几个关键的需要注意的设置函数:
(1) QuadricDrawStyle(IntPtr quadObject, uint drawStyle);
第一个参数是二次方程对象状态的指针,第二个参数的枚举值如下表:
常量 | 描述 |
GLU_FILL | 二次方程对象画成实体 |
GLU_LINE | 二次方程对象画成线框 |
GLU_POINT | 二次方程对象画成一组顶点的集合 |
GLU_SILHOUETTE | 类似于线框,但相邻的多边形的边不被绘制。 |
(2) QuadricNormals(IntPtr quadricObject, uint normals);
这个函数指定二次方程对象如何生成法线。第二个参数可以是:GLU_NONE不生成法线,GLU_FLAT扁平法线,GLU_SMOOTH平滑法线。
(3) QuadricOrientation(IntPtr quadricObject, int orientation);
这个函数可以指定法线的朝向,指向外面还是只想里面。orientation可以是GLU_OUTSIDE或者是GLU_INSIDE这两个值。OpenGL默认是以GL_CCW逆时针为正方向的
(4) QuadricTexture(IntPtr quadricObject, int textureCoords);
这个函数可以指定二次方程表面的纹理坐标,textureCoords这个参数可以是GL_TRUE或者GL_FALSE.当为球体和圆柱体生成纹理坐标时,纹理是对称地环绕在球体和圆柱体的表面的。如果应用到圆盘上,那么纹理的中心就是圆盘的中心,然后以线性插值的方式扩展到圆盘的边界。
读者可以尝试改变这些函数的参数,会发现受光效果是不同的.
也可以尝试用drawSphere1()函数替换掉drawSphere()函数,它是不需要做任何设定,就有很好的效果.
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