Qt OpenGL 光照实现

Qt 中使用 OpenGL 实现光照效果主要基于 OpenGL 的光照模型和着色器编程。以下是 Qt OpenGL 光照实现的核心原理：
一. 光照模型基础

OpenGL 使用 Phong 光照模型，包罗三个主要光照分量：

• 环境光(Ambient)：场景中的基础光照，没有方向性
  
  
• 漫反射光(Diffuse)：与表面法线和光线方向相干的散射光
  
  
• 镜面光(Specular)：在特定角度可见的高光反射
  

二. Qt 中的实现方式

2.1 传统固定管线方式 (已过时但简单)

cpp

1. // 启用光照
2. glEnable(GL_LIGHTING);
3. glEnable(GL_LIGHT0); // 启用0号光源
5. // 设置光源属性
6. GLfloat lightPosition[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
7. GLfloat lightAmbient[] = {0.2f, 0.2f, 0.2f, 1.0f};
8. GLfloat lightDiffuse[] = {0.8f, 0.8f, 0.8f, 1.0f};
9. GLfloat lightSpecular[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
11. glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, lightPosition);
12. glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, lightAmbient);
13. glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, lightDiffuse);
14. glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, lightSpecular);
16. // 设置材质属性
17. GLfloat materialAmbient[] = {0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f};
18. GLfloat materialDiffuse[] = {0.8f, 0.8f, 0.8f, 1.0f};
19. GLfloat materialSpecular[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
20. GLfloat materialShininess = 100.0f;
22. glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, materialAmbient);
23. glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, materialDiffuse);
24. glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, materialSpecular);
25. glMaterialf(GL_FRONT, GL_SHININESS, materialShininess);

复制代码

2.2 现代可编程管线方式 (推荐)

使用着色器实现光照效果：
顶点着色器示例

glsl

1. #version 330 core
3. layout(location = 0) in vec3 position;
4. layout(location = 1) in vec3 normal;
6. out vec3 FragPos;
7. out vec3 Normal;
9. uniform mat4 model;
10. uniform mat4 view;
11. uniform mat4 projection;
13. void main()
14. {
15.     FragPos = vec3(model * vec4(position, 1.0));
16.     Normal = mat3(transpose(inverse(model))) * normal;
17.     gl_Position = projection * view * vec4(FragPos, 1.0);
18. }

复制代码

片段着色器示例 (Phong光照)

glsl

1. #version 330 core
3. in vec3 FragPos;
4. in vec3 Normal;
6. out vec4 FragColor;
8. uniform vec3 lightPos;
9. uniform vec3 viewPos;
10. uniform vec3 lightColor;
11. uniform vec3 objectColor;
13. void main()
14. {
15.     // 环境光
16.     float ambientStrength = 0.1;
17.     vec3 ambient = ambientStrength * lightColor;
18.    
19.     // 漫反射
20.     vec3 norm = normalize(Normal);
21.     vec3 lightDir = normalize(lightPos - FragPos);
22.     float diff = max(dot(norm, lightDir), 0.0);
23.     vec3 diffuse = diff * lightColor;
24.    
25.     // 镜面光
26.     float specularStrength = 0.5;
27.     vec3 viewDir = normalize(viewPos - FragPos);
28.     vec3 reflectDir = reflect(-lightDir, norm);
29.     float spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0), 32);
30.     vec3 specular = specularStrength * spec * lightColor;
31.    
32.     vec3 result = (ambient + diffuse + specular) * objectColor;
33.     FragColor = vec4(result, 1.0);
34. }

复制代码

三. Qt 中的实现步骤

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