开启 OpenGL ES 图形编程之旅：光照计算指南

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2023-10-10 03:14:02

前言

踏入 OpenGL ES 的奇妙世界，开启一场探索光照计算的精彩之旅吧！在这个广阔的数字画布上，光线将成为你的魔法棒，点亮你的创作，赋予它们逼真的生命力。

光照的基本原理

在现实世界中，光照是一个复杂而令人惊叹的现象，受到环境、表面属性和光源等因素的影响。然而，在计算机图形学中，我们使用简化的光照模型来模拟这些效果，让有限的计算能力也能呈现出令人信服的光照效果。

冯氏光照模型

冯氏光照模型是一种流行的光照模型，它基于我们对光物理特性的理解。该模型将光照分为三种主要成分：

环境光： 一种均匀的光源，照亮所有物体，创建基本照明。
漫反射光： 由表面粗糙度造成的漫射反射，产生平滑、无方向性的照明。
镜面反射光： 由表面光滑度造成的镜面反射，产生高光效果。

OpenGL ES 中的光照

OpenGL ES 为开发人员提供了强大而灵活的光照工具。它支持多种光源类型，包括点光源、聚光灯和方向光。每个光源都可以单独控制其颜色、强度和衰减特性。

GLSL 光照计算

GLSL（OpenGL 着色语言）是一种高级编程语言，用于创建和操作 OpenGL ES 图形。它允许我们通过编写自定义着色器程序来控制光照计算。

步骤：

创建光源： 在着色器中，使用 gl_LightSource 变量定义光源。设置其位置、颜色、强度和衰减参数。
计算漫反射： 计算表面法线与光源方向之间的点积，得到漫反射强度。
计算镜面反射： 计算视线方向与光源反射方向之间的点积，得到镜面反射强度。
组合光照： 将漫反射光和镜面反射光相加，得到最终的光照强度。

代码示例：

vec3 ambientLight = ...;
vec3 diffuseLight = ...;
vec3 specularLight = ...;

vec3 normal = ...;
vec3 lightDir = ...;
vec3 viewDir = ...;

float diffuseFactor = max(dot(normal, lightDir), 0.0);
float specularFactor = pow(max(dot(reflect(-lightDir, normal), viewDir), 0.0), shininess);

vec3 lightColor = ambientLight + diffuseFactor * diffuseLight + specularFactor * specularLight;