9.3 OpenGL茶壶光照#

1. 任务描述#

本关任务#

为了在场景中增加光照，需要执行以下步骤：

1. 设置一个或多个光源，设定它的有关属性。
2. 选择一种光照模型。
3. 设置物体的材料属性。

预期输出#

具体要求#

1. 背景色为黑色，用 glClearColor 来完成。
2. 在合适的地方修改代码，使茶壶进行着色，每个茶壶材质参数和光照的参数已给出。
3. 左边茶壶只有环境光和自身的发射光 RGBA 强度。
4. 中间的茶壶有环境光、漫反射光和自身的发射光 RGBA 强度。
5. 右边的茶壶有环境光、漫反射光、镜面反射光和自身的发射光 RGBA 强度。

相关知识#

为了完成本关任务，你需要掌握：了解掌握 OpenGL 程序的光照与材质，能正确使用光源与材质函数设置所需的绘制效果。

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开始你的任务吧，祝你成功！

2. 我的回答#

文件 step2/test2.cpp:

// 提示：在合适的地方修改或添加代码
#include <GL/freeglut.h>
#include<stdlib.h>
// 评测代码所用头文件-开始
#include<opencv2/core/core.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include<opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
using namespace std;
// 评测代码所用头文件-结束
// 初始化材质、光源、光照模型、深度缓存

//定义左边茶壶材质系数 
GLfloat left_ambient[] = { 5.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
GLfloat left_diffuse[] = { 0.8f, 0.8f, 0.0f, 1.0f };
GLfloat left_specular[] = { 1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f };
GLfloat left_emission[] = { 0.1f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };

//定义中间茶壶材质系数  
GLfloat mid_ambient[] = { 0.0f, 0.2f, 0.0f, 1.0f };
GLfloat mid_diffuse[] = { 0.0f, 0.8f, 0.0f, 1.0f };
GLfloat mid_specular[] = { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f };
GLfloat mid_shininess[] = { 80.0f };
GLfloat mid_emission[] = { 0.0f, 0.1f, 0.0f, 1.0f };

//定义右边茶壶材质系数
GLfloat right_ambient[] = { 0.0f, 0.0f, 0.1f, 1.0f };
GLfloat right_diffuse[] = { 0.0f, 0.0f, 0.8f, 1.0f };
GLfloat right_specular[] = { 0.0f, 0.0f, 0.9f, 1.0f };
GLfloat right_shininess[] = { 50.0f };
GLfloat right_emission[] = { 0.0f, 0.1f, 0.0f, 1.0f };





void myInit(void)
{
   
    GLfloat light_position[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 0.0 };
    GLfloat white_light[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };
    GLfloat light_ambient[] = { 0.2 , 0.2 , 0.2 , 1.0 };


    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
    glShadeModel(GL_SMOOTH);

    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, light_ambient);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, white_light);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, white_light);
    glEnable(GL_LIGHTING);
    glEnable(GL_LIGHT0);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST); 

}

void myDisplay(void)
{

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    glPushMatrix();
    // 请在此添加你的代码，中间茶壶
    /********** Begin ********/
    // 中间茶壶：环境光 + 漫反射光 + 发射光
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, mid_ambient);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, mid_diffuse);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, mid_emission);
// 确保镜面反射为0，避免干扰
GLfloat no_specular[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, no_specular);

    /********** End *********/
    glutSolidTeapot(0.5);
    glPopMatrix();
    glFlush();


    glPushMatrix();
    glTranslatef(2.0,0.0,0.0);
    // 请在此添加你的代码,右边茶壶
    /********** Begin ********/
    // 右边茶壶：环境光 + 漫反射光 + 镜面反射光 + 发射光
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, right_ambient);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, right_diffuse);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, right_specular);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, right_emission);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, right_shininess);

    /********** End *********/
    glutSolidTeapot(0.5);
    glPopMatrix();
    glFlush();


    glPushMatrix();
    glDisable(GL_LIGHT0);
    glTranslatef(-2.0,0.0,0.0);
    // 请在此添加你的代码，左边茶壶
    /********** Begin ********/
// 左边茶壶（已禁用 LIGHT0）：仅环境光和发射光
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, left_ambient);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, left_emission);
// 将漫反射和镜面反射置零，确保无其他光照贡献
GLfloat zero_color[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, zero_color);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, zero_color);

    /********** End *********/
    glutSolidTeapot(0.5);
    glPopMatrix();
    glFlush();


}



void myReshape(int w, int h)
{
    glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    if (w <= h)
        glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5 * (GLfloat)h / (GLfloat)w,
            1.5 * (GLfloat)h / (GLfloat)w, -10.0, 10.0);
    else
        glOrtho(-1.5 * (GLfloat)w / (GLfloat)h,
            1.5 * (GLfloat)w / (GLfloat)h, -1.5, 1.5, -10.0, 10.0);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}










int main(int argc, char *argv[])
{

	glutInit(&argc, argv);
	glutInitWindowPosition(100, 100);
	glutInitWindowSize(1000, 400);
	glutCreateWindow("几何变换示例");
    myInit();
    glutDisplayFunc(myDisplay);
    glutReshapeFunc(myReshape);
    glutMainLoopEvent();     
     
    /*************以下为评测代码，与本次实验内容无关，请勿修改**************/
 	GLubyte* pPixelData = (GLubyte*)malloc(1000 * 400 * 3);//分配内存
    GLint viewport[4] = {0};
    glReadBuffer(GL_FRONT);
    glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 4);
    glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, viewport);
    glReadPixels(viewport[0], viewport[1], viewport[2], viewport[3], GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, pPixelData);
    cv::Mat img;
    std::vector<cv::Mat> imgPlanes;
    img.create(400, 1000, CV_8UC3);
    cv::split(img, imgPlanes);

    for (int i = 0; i < 400; i++) {
        unsigned char* plane0Ptr = imgPlanes[0].ptr<unsigned char>(i);
        unsigned char* plane1Ptr = imgPlanes[1].ptr<unsigned char>(i);
        unsigned char* plane2Ptr = imgPlanes[2].ptr<unsigned char>(i);
        for (int j = 0; j < 1000; j++) {
            int k = 3 * (i * 1000 + j);
            plane2Ptr[j] = pPixelData[k];
            plane1Ptr[j] = pPixelData[k + 1];
            plane0Ptr[j] = pPixelData[k + 2];
        }
    }
    cv::merge(imgPlanes, img);
    cv::flip(img, img, 0);
    cv::namedWindow("openglGrab");
    cv::imshow("openglGrab", img);
    //cv::waitKey();
    cv::imwrite("../img_step2/test.jpg", img);
    return 0;
}

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