 |
ЛЕКЦИЯ 5. Цвет и освещение
|
|
Цветовая модель RGB
Свет представляет собой электромагнитные волны видимого диапазона. Воспринимаемый человеком свет фокусируется на сетчатке глаза, в которой есть рецепторы двух типов: колбочки и палочки. Цвет воспринимается только колбочками, причем есть три типа колбочек, преимущественно чувствительных к разным длинам волн: красному свету, зеленому и синему. Сама по себе электромагнитная волна определенной длины никакого цвета не имеет. Ощущение цвета возникает в результате психофизиологических преобразований в глазу и мозге человека.
На мониторе компьютера видимые цвета формируются путем смешивания трех основных цветов – красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). В памяти компьютера значение цвета хранится в виде трех чисел – компонент R, G и B. К ним иногда добавляется четвертая компонента A (прозрачность). В OpenGL текущий цвет задается функциями glColor...().
В OpenGL двумерное изображение для вывода на экран хранится в виде массива значений цветов, соответствующих каждому пикселу изображения. Этот массив называется цветовым буфером. Значения компонент R, G и B лежат в диапазоне от 0.0 (минимальная интенсивность) до 1.0 (максимальная интенсивность). Цветовое пространство модели RGB, внутри которого располагаются все возможные цвета, удобно представлять в виде куба (рис. 5.1). По трем координатным осям откладываются интенсивности красного, синего и зеленого цвета.
Рис. 5.1.Цветовое пространство RGB.
Если в OpenGL включено освещение, то для вычисления цвета пиксела в цветовом буфере производится ряд вычислений, в которых участвует цвет примитива. Получившийся цвет не обязательно совпадает с цветом примитива, например, красный мяч в ярком синем свете будет выглядеть иначе, чем при белом свете.
Задание способа закраски
При рисовании примитивов можно задавать цвет в его вершинах. Цвет внутренних точек отрезка или многоугольника вычисляется в соответствии с установленным способом закраски. При плоской закраске отрезок или залитый многоугольник рисуются одним цветом, а при плавной закраске – различными цветами. Способ закраски задается с помощью функции:
void glShadeModel(GLenum mode);
где mode может быть GL_SMOOTH (плавная закраска, значение по умолчанию) или GL_FLAT (плоская закраска).
При плоской закраске примитив рисуется цветом первой вершины. При плавной закраске цвет каждой вершины рассматривается независимо и цвет промежуточных точек рассчитывается интерполяцией в цветовом пространстве (см. программу 2.1).
#include <windows.h>
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glu.h>
#include <GL/glaux.h>
void triangle()
{
glBegin( GL_TRIANGLES );
glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 );
glVertex2f( 5.0, 5.0 );
glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
glVertex2f( 25.0, 5.0 );
glColor3f( 0.0, 0.0, 1.0 );
glVertex2f( 5.0, 25.0 );
glEnd();
}
void CALLBACK display()
{
glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT );
triangle();
glFlush();
}
void CALLBACK resize( int w, int h )
{
glViewport( 0, 0, w, h );
glMatrixMode( GL_PROJECTION );
glLoadIdentity();
if ( w <= h )
gluOrtho2D( 0.0, 30.0, 0.0, 30.0*(float)h/(float)w );
else
gluOrtho2D( 0.0, 30.0*(float)w/(float)h, 0.0, 30.0 );
glMatrixMode( GL_MODELVIEW );
}
void main()
{
auxInitDisplayMode( AUX_SINGLE | AUX_RGBA );
auxInitPosition( 0, 0, 400, 400 );
auxInitWindow ( "Лекция 5, программа 2.1");
glShadeModel( GL_SMOOTH );
auxReshapeFunc( resize );
auxMainLoop( display );
}
Программа 2.1.Рисование треугольника с плавной закраской.
Освещение
При вычислении цвета пикселей в цветовом буфере необходимо учитывать действующие источники света и отражающие свойства материалов, из которых "сделаны" объекты сцены. Например, у моря разный цвет в ясный солнечный день и в пасмурный облачный день. Наличие солнечного света или облаков определяет, каким вы увидите море: ярко-бирюзовым или темно-серо-зеленым. Освещение очень важно, и без него большинство объектов не будут выглядеть объемными (рис. 5.2).
Рис. 5.2.Освещенная и неосвещенная сфера.
Неосвещенная сфера на рис. 5.2 не отличается от плоского диска. Этот пример показывает, что при построении трехмерной сцены крайне важно учитывать взаимодействие между источниками света и объектами сцены. Для создания реалистичных изображений программист в OpenGL может изменять ряд свойств источников света и материалов объектов.
