材质、光照贴图与投光物：提升游戏场景真实度

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2023-07-28 14:00:37

材质、光照贴图和投光物：OpenGL ES 光照系统详解

材质：赋予物体独特的光照表现力

现实世界中的不同物体在光照下会展现出不同的光学性质，影响它们如何反射和吸收光线。例如，金属表面闪闪发光，而织物表面则更柔和、更漫射。在游戏开发中，材质是赋予物体独特光照表现力的关键因素。

OpenGL ES 中的材质由三个基本要素组成：

漫反射： 物体表面均匀地将光线反射到各个方向。
镜面反射： 物体表面将光线以特定的角度反射，形成高光。
自发光： 物体本身会发出光线，不受光照的影响。

通过操纵这些要素，我们可以创建各种各样的材质，从金属光泽到布料的柔和。材质通常通过材质贴图 指定，该贴图指定表面的漫反射、镜面反射和自发光属性。

光照贴图：烘焙光照信息以提升渲染效率

光照贴图是一种技术，用于烘焙光照信息，有效提升渲染效率。它通过预先计算光照对场景的影响并将其存储在纹理贴图中，从而避免在运行时实时计算光照。

有三种主要类型的光照贴图：

漫反射贴图： 存储场景中漫反射光照信息。
镜面反射贴图： 存储场景中镜面反射光照信息。
自发光贴图： 存储场景中自发光照信息。

光照贴图适用于静态光照，例如室内场景，或动态光照，例如户外场景或带有移动光源的场景。烘焙光照贴图的过程涉及使用光照贴图烘焙器，它将光照信息烘焙到纹理贴图中，从而创建烘焙后的光照。

投光物：模拟真实世界中的光源

投光物 是用于模拟真实世界中光源的物体。它们可以产生不同类型的照明，例如：

聚光灯： 模拟手电筒或舞台射灯等光源，可以产生锥形光照。
平行光： 模拟太阳光或远处的灯光，可以产生平行光照。
点光源： 模拟灯泡或蜡烛等光源，可以产生球形光照。
区域光源： 模拟天窗或荧光灯等光源，可以产生矩形或圆形光照。
环境光： 模拟场景中整体的光照环境，可以产生均匀的光照。

投光物用于烘焙光照、计算实时光照，或将烘焙光照与实时光照结合起来使用。

代码示例：

// 创建一个聚光灯投光物
DirectionalLight light;
light.position = glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f);
light.direction = glm::vec3(0.0f, -1.0f, 0.0f);
light.color = glm::vec3(1.0f, 1.0f, 1.0f);
light.intensity = 1.0f;

// 创建一个材质
Material material;
material.diffuse = glm::vec3(0.5f, 0.5f, 0.5f);
material.specular = glm::vec3(1.0f, 1.0f, 1.0f);
material.shininess = 32.0f;

// 将材质应用于物体
Object object;
object.material = material;

// 渲染场景
render(object, light);