android 3D系列之光效篇

                                         By 何明桂（http://blog.csdn.net/hmg25） 轉載請註明出處

     繼續我們的android 3D之旅，我們將討論光效。從今天開始我們將逐漸添加光效。

光效三要素

在 OpenGL ES中，光由三個元素組成，分別是環境元素（ambient component）， 散射元素（diffuse component）和 高光元素（specular component）。我們使用顏色來設定光線元素，這看上去有些奇怪，但是由於它允許你同時指定各光線元素的顏色和相對強度，這個方法工作得很好。明亮的白色光定義為白色 ({1.0,
1.0, 1.0, 1.0})，而暗白色可能定義為灰色 ({0.3, 0.3, 0.3 1.0})。 你還可以通過改變紅，綠，藍元素的百分比來調整色偏。

說明了各要素產生的效果。

高光元素定義了光線直接照射並反射到觀察者從而形成了物體上的“熱點”或光澤。光點的大小取決於一些因素，但是如果你看到如黃球所示一個地區明顯的光斑，那通常就是來自於一個或多個光源的高光部分。

散射元素定義了比較平均的定向光線源，在物體面向光線的一面具有光澤。

環境光線則沒有明顯的光源。其光線折射與許多物體，因此無法確定其來源。環境元素平均作用於情境中的所有物體的所有面。

環境光線

你的光效中有越多的環境元素，那麼就越不會產生引入注目的效果。所有光線的環境元素會融合在一起產生效果，意思是情境中的總環境光線效是由所有啟動光源的環境光線組合在一起所決定的。如果你使用了不止一個光源，那麼最好是只指定一個光源的環境元素，而設定其他所有光源的環境因素為黑 ({0.0, 0.0, 0.0, 1.0})，從而很容易地調整情境的環境光線效。

下面示範了怎樣指定一個很暗的白色光源：

   float lightAmbient[] = new float[] { 0.2f, 0.3f, 0.6f, 1.0f };  //環境光線   gl.glLightfv(GL10.GL_LIGHT0, GL10.GL_AMBIENT, lightAmbient,0);

使用像這樣的很低的環境元素值使情境看上去更引入注目，但同時也意味著物體沒有面向光線的面或者有其他物體擋住的物體將在情境中看得不是很清楚。

散射光

在OpenGL ES中可以設定的第二個光線元素是 散射元素（diffuse component）。在現實世界裡，散射光線是諸如穿透光纖或從一堵白牆反射的光線。散射光線是發散的，因而參數較柔和的光，一般不會像直射光一樣產生光斑。如果你曾經觀察過職業攝影家使用攝影室燈光，你可能會看到他們使用柔光箱 或者反光傘。兩者都會穿透像白布之類的輕型材料並反射與輕型有色材料從而使光線發散以產生令人愉悅的照片。在OpenGL
ES中，散射元素作用類似，它使光線均勻地散布到物體之上。然而，不像環境光線，由於它是定向光線，只有面向光線的物體面才會反射散射光，而情境中的所有多面體都會被環境光線照射。

下面的例子示範了設定情境中的第一個散射元素：

    float lightDiffuse[] = new float[] { 0.2f, 0.3f, 0.6f, 1.0f };//漫反射光    gl.glLightfv(GL10.GL_LIGHT0, GL10.GL_DIFFUSE, lightDiffuse,0);

位置

還需要設定光效的另一個重要屬性，即光源3D空間中的位置。這不會影響環境元素，但其他兩個元素由於其本性，只有在OpenGL在知道了情境中物體與光的相對位置後才能計算。例如：

    float[] lightPos = new float[] {0,0,3,1};  //光源位置   gl.glLightfv(GL10.GL_LIGHT0, GL10.GL_POSITION, lightPos, 0)

關於光效的設定還有很多，大家有興趣可以自己研究，這裡有篇不錯的文章，大家可以看看http://hsw625728.blog.163.com/blog/static/39570728200885104210400/

我們今天例子的效果：

                                                                   

執行個體代碼：

public class CubeRenderer implements Renderer {float box[] = new float[] {// FRONT-0.5f, -0.5f,  0.5f, 0.5f, -0.5f,  0.5f,-0.5f,  0.5f,  0.5f, 0.5f,  0.5f,  0.5f,// BACK-0.5f, -0.5f, -0.5f,-0.5f,  0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f,  0.5f, -0.5f,// LEFT-0.5f, -0.5f,  0.5f,-0.5f,  0.5f,  0.5f,-0.5f, -0.5f, -0.5f,-0.5f,  0.5f, -0.5f,// RIGHT 0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f,  0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f,  0.5f, 0.5f,  0.5f,  0.5f,// TOP-0.5f,  0.5f,  0.5f, 0.5f,  0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.5f, -0.5f, 0.5f,  0.5f, -0.5f,// BOTTOM-0.5f, -0.5f,  0.5f,-0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f,  0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f,};float lightAmbient[] = new float[] { 0.2f, 0.3f, 0.6f, 1.0f };  //環境光線float lightDiffuse[] = new float[] { 0.2f, 0.3f, 0.6f, 1.0f };//漫反射光float[] lightPos = new float[] {0,0,3,1};  //光源位置/* * 因為進行光照處理，你必須告知系統你定義的模型各個面的方向，以便系統計算光影情況，方向的描述是通過向量點來描述的 */float norms[] = new float[] { //法向量數組，用於描述個頂點的方向，以此說明各個面的方向// FRONT0f,  0f,  1f, //方向為(0,0,0)至(0,0,1)即Z軸正方向0f,  0f,  1f,0f,  0f,  1f,0f,  0f,  1f,// BACK0f,  0f,  -1f,0f,  0f,  -1f,0f,  0f,  -1f,0f,  0f,  -1f,// LEFT-1f,  0f,  0f,-1f,  0f,  0f,-1f,  0f,  0f,-1f,  0f,  0f,// RIGHT1f, 0f, 0f,1f, 0f, 0f,1f, 0f, 0f,1f, 0f, 0f,// TOP0f,  1f, 0f,0f,  1f, 0f,0f,  1f, 0f,0f,  1f, 0f,// BOTTOM0f,  -1f, 0f,0f,  -1f, 0f,0f,  -1f, 0f,0f,  -1f, 0f};FloatBuffer cubeBuff;FloatBuffer normBuff;float xrot = 0.0f;float yrot = 0.0f;/** * 將float數群組轉換儲存在位元組緩衝數組 * @param arr * @return */public FloatBuffer makeFloatBuffer(float[] arr) {ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(arr.length * 4);//分配緩衝空間，一個float佔4個位元組bb.order(ByteOrder.nativeOrder()); //設定位元組順序， 其中ByteOrder.nativeOrder()是擷取本機位元組順序FloatBuffer fb = bb.asFloatBuffer(); //轉換為float型fb.put(arr);        //添加資料fb.position(0);      //設定數組的起始位置return fb;}public CubeRenderer() {// TODO Auto-generated constructor stubcubeBuff = makeFloatBuffer(box);//轉換float數組normBuff = makeFloatBuffer(norms);}protected void init(GL10 gl) {gl.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);//設定清屏時背景的顏色，R，G，B，Agl.glEnable(GL10.GL_LIGHTING); //啟用光照gl.glEnable(GL10.GL_LIGHT0);  //開啟光源0,最多可以開啟8個光源//設定光照參數，也可以使用預設的，不設定gl.glLightfv(GL10.GL_LIGHT0, GL10.GL_AMBIENT, lightAmbient,0);gl.glLightfv(GL10.GL_LIGHT0, GL10.GL_DIFFUSE, lightDiffuse,0);gl.glLightfv(GL10.GL_LIGHT0, GL10.GL_POSITION, lightPos, 0);gl.glNormalPointer(GL10.GL_FLOAT, 0, normBuff);gl.glEnableClientState(GL10.GL_NORMAL_ARRAY);gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST); //啟用深度緩衝gl.glEnable(GL10.GL_CULL_FACE);  //啟用背面剪裁gl.glClearDepthf(1.0f);    // 設定深度緩衝值gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);  // 設定深度緩衝比較函數，GL_LEQUAL表示新的像素的深度緩衝值小於等於當前像素的深度緩衝值（通過gl.glClearDepthf(1.0f)設定）時通過深度測試gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);// 設定陰影模式GL_SMOOTH}@Overridepublic void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {// TODO Auto-generated method stubinit(gl);}@Overridepublic void onSurfaceChanged(GL10 gl, int w, int h) {// TODO Auto-generated method stubgl.glViewport(0, 0, w, h); //設定視窗gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); // 設定投影矩陣gl.glLoadIdentity();  //設定矩陣為單位矩陣，相當於重設矩陣GLU.gluPerspective(gl, 45.0f, ((float) w) / h, 0.1f, 10f);//設定透視範圍}@Overridepublic void onDrawFrame(GL10 gl) {// TODO Auto-generated method stubgl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);// 清除螢幕和深度緩衝gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);   //切換至模型觀察矩陣gl.glLoadIdentity();// 重設當前的模型觀察矩陣GLU.gluLookAt(gl, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 0, 1, 0);//設定視點和模型中心位置gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, cubeBuff);//設定頂點資料gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);gl.glRotatef(xrot, 1, 0, 0);  //繞著(0,0,0)與(1,0,0)即x軸旋轉gl.glRotatef(yrot, 0, 1, 0);gl.glColor4f(1.0f, 0, 0, 1.0f);   //設定顏色，紅色gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);  //繪製正方型FRONT面gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 4, 4);gl.glColor4f(0, 1.0f, 0, 1.0f);gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 8, 4);gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 12, 4);gl.glColor4f(0, 0, 1.0f, 1.0f);gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 16, 4);gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 20, 4);xrot += 0.5f;yrot += 0.5f;}}

比較上次代碼，可以看出，為一個3D模型添加光效，並不需要改動很大。只需要在之前實踐篇代碼基礎上添加上述代碼即可~~