5.1 Вектора нормали в вершинах объектов

Нормали в вершинах объекта определяют его ориентацию относительно источников света. OpenGL использует нормаль вершины, чтобы вычислить, сколько света от каждого источника попадает в эту вершину. В программе 5.1 нормали для вершин явно не задаются, это делается внутри функции auxSolidSphere().

5.2 Создание, расположение и включение источников света

В программе 5.1 используется только один источник белого света. Его местоположение задается функцией glLightfv(). В данном примере для нулевого источника света (GL_LIGHT0) используется цвет по умолчанию (белый). Для изменения цвета источника надо вызвать функцию glLight*(). OpenGL позволяет включить до 8-ми источников света (у всех, кроме нулевого, по умолчанию задан черный цвет). Эти источники можно располагать в любых местах – вблизи сцены (как настольную лампу), или бесконечно далеко (как солнце). Кроме того, можно управлять свойствами светового пучка – сделать его узким сфокусированным или широким. Необходимо помнить, что каждый источник света приводит к усложнению вычислений. Поэтому производительность программы зависит от количества включенных источников.

После задания характеристик источников света, необходимо включить каждый источник функцией glEnable(). Предварительно необходимо вызвать эту функцию с параметром GL_LIGHTING, чтобы подготовить OpenGL к выполнению расчетов освещения.

5.3 Выбор модели освещения

Функция glLightModel*() предназначена для задания параметров модели освещения. В программе 5.1 явно задается только один подобный параметр – яркое фоновое рассеянное освещение. Модель освещения также определяет, где надо располагать наблюдателя – на бесконечно большом расстоянии или близко от сцены, и не должны ли расчеты освещения выполняться по–разному для передних и задних сторон объектов сцены. В программе 5.1 используются параметры модели "по умолчанию" – бесконечно удаленный наблюдатель и одностороннее освещение. Использование локального наблюдателя существенно усложняет расчеты, т.к. OpenGL должна будет вычислять угол между точкой наблюдения и каждым объектом. Для бесконечно далекого наблюдателя этот угол не учитывается, поэтому результаты слегка теряют реалистичность. Далее, т.к. в этом примере внутренняя поверхность сферы никогда не видна, то достаточно одностороннего освещения.

5.4 Задание свойств материалов для объектов сцены

Свойства материала объекта определяют, как он будет отражать свет, и, значит, как будет выглядеть этот материал. Взаимодействие между поверхностью объекта и падающим светом – сложный физический процесс. Задать свойства материала в приближенной модели освещения OpenGL так, чтобы объект выглядел похожим на реальный, довольно сложное дело, требующее навыка. Для материала можно независимо задавать излучаемую, рассеянную, диффузную и зеркальную компоненты, а также блеск. В программе 5.1 с помощью функции glMaterialfv() задаются два свойства материала – цвет зеркальной компоненты (GL_SPECULAR) и блеск (GL_SHININESS).

6. Создание источников света

У источников света есть набор свойств – цвет разных компонент света, местоположение и направление излучения. Для задания всех свойств источника света используется функция glLight*():

void glLight{if}[v](GLenum light, GLenum pname, TYPE param);

Параметр light – это номер источника света (от GL_LIGHT0 до GL_LIGHT7). Параметр pname обозначает изменяемое свойство (см. табл. 5.1). Новое значение свойства pname передается в параметре param.

Таблица 5.1. Константы, обозначающие свойства источника света, и значения этих свойств "по умолчанию".

Имя свойства	По умолчанию	Смысл
GL_AMBIENT	(0.0, 0.0, 0.0, 1.0)	рассеянная компонента света
GL_DIFFUSE	(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)	диффузная компонента света
GL_SPECULAR	(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)	зеркальная компонента света
GL_POSITION	(0.0, 0.0, 1.0, 0.0)	координаты источника света (x, y, z, w)
GL_SPOT_DIRECTION	(0.0, 0.0, -1.0)	направление источника света (x, y, z)
GL_SPOT_EXPONENT	0.0	показатель экспоненциального затухания прожектора
GL_SPOT_CUTOFF	180.0	угол отсечки прожектора
GL_CONSTANT_ATTENUATION	1.0	постоянный коэффициент затухания
GL_LINEAR_ATTENUATION	0.0	линейный коэффициент затухания
GL_QUADRATIC_ATTENUATION	0.0	квадратичный коэффициент затухания

Значения по умолчанию для свойств GL_DIFFUSE и GL_SPECULAR в табл. 5.1 верны только для GL_LIGHT0. Для остальных источников света значения этих компонент по умолчанию равны (0.0, 0.0, 0.0, 1.0) (т.е. остальные источники света по умолчанию ничего не излучают даже во включенном состоянии).

Ниже приведен пример использования функции glLightfv(), показывающий, что для задания свойств GL_AMBIENT, GL_DIFFUSE и GL_SPECULAR необходимы отдельные вызовы этой функции:

float light_ambient[] = { 0.0, 0.0, 0.0, 1.0 };

float light_diffuse[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };

float light_specular[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };

float light_position[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 0.0 };

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, light_ambient);

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, light_diffuse);

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, light_specular);

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);