在现实世界里,每个物体会对光产生不同的反应。比如,钢制物体看起来通常会比陶土花瓶更闪闪发光,一个木头箱子也不会与一个钢制箱子反射同样程度的光。有些物体反射光的时候不会有太多的散射(Scatter),因而产生较小的高光点,而有些物体则会散射很多,产生一个有着更大半径的高光点。如果我们想要在OpenGL中模拟多种类型的物体,我们必须针对每种表面定义不同的材质(Material)属性。
在上一节中,我们定义了一个物体和光的颜色,并结合环境光与镜面强度分量,来决定物体的视觉输出。当描述一个表面时,我们可以分别为三个光照分量定义一个材质颜色(Material Color):环境光照(Ambient Lighting)、漫反射光照(Diffuse Lighting)和镜面光照(Specular Lighting)。通过为每个分量指定一个颜色,我们就能够对表面的颜色输出有细粒度的控制了。现在,我们再添加一个反光度(Shininess)分量,结合上述的三个颜色,我们就有了全部所需的材质属性了:
#version 330 core
struct Material {vec3 ambient;vec3 diffuse;vec3 specular;float shininess;
}; uniform Material material;
我们创建一个结构体(Struct)来储存物体的材质属性。我们也可以把它们储存为独立的uniform值,但是作为一个结构体来储存会更有条理一些。我们首先定义结构体的布局(Layout),然后简单地以刚创建的结构体作为类型声明一个uniform变量。
我们为冯氏光照模型的每个分量都定义一个颜色向量。ambient材质向量定义了在环境光照下这个表面反射的是什么颜色,通常与表面的颜色相同。diffuse材质向量定义了在漫反射光照下表面的颜色。漫反射颜色(和环境光照一样)也被设置为我们期望的物体颜色。specular材质向量设置的是表面上镜面高光的颜色(或者甚至可能反映一个特定表面的颜色)。最后,shininess影响镜面高光的散射/半径。
有这4个元素定义一个物体的材质,我们能够模拟很多现实世界中的材质。devernay.free.fr中的一个表格展示了一系列材质属性,它们模拟了现实世界中的真实材质。下图展示了几组现实世界的材质参数值对我们的立方体的影响:
The numbers
Name | Ambient | Diffuse | Specular | Shininess | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
emerald | 0.0215 | 0.1745 | 0.0215 | 0.07568 | 0.61424 | 0.07568 | 0.633 | 0.727811 | 0.633 | 0.6 |
jade | 0.135 | 0.2225 | 0.1575 | 0.54 | 0.89 | 0.63 | 0.316228 | 0.316228 | 0.316228 | 0.1 |
obsidian | 0.05375 | 0.05 | 0.06625 | 0.18275 | 0.17 | 0.22525 | 0.332741 | 0.328634 | 0.346435 | 0.3 |
pearl | 0.25 | 0.20725 | 0.20725 | 1 | 0.829 | 0.829 | 0.296648 | 0.296648 | 0.296648 | 0.088 |
ruby | 0.1745 | 0.01175 | 0.01175 | 0.61424 | 0.04136 | 0.04136 | 0.727811 | 0.626959 | 0.626959 | 0.6 |
turquoise | 0.1 | 0.18725 | 0.1745 | 0.396 | 0.74151 | 0.69102 | 0.297254 | 0.30829 | 0.306678 | 0.1 |
brass | 0.329412 | 0.223529 | 0.027451 | 0.780392 | 0.568627 | 0.113725 | 0.992157 | 0.941176 | 0.807843 | 0.21794872 |
bronze | 0.2125 | 0.1275 | 0.054 | 0.714 | 0.4284 | 0.18144 | 0.393548 | 0.271906 | 0.166721 | 0.2 |
chrome | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.774597 | 0.774597 | 0.774597 | 0.6 |
copper | 0.19125 | 0.0735 | 0.0225 | 0.7038 | 0.27048 | 0.0828 | 0.256777 | 0.137622 | 0.086014 | 0.1 |
gold | 0.24725 | 0.1995 | 0.0745 | 0.75164 | 0.60648 | 0.22648 | 0.628281 | 0.555802 | 0.366065 | 0.4 |
silver | 0.19225 | 0.19225 | 0.19225 | 0.50754 | 0.50754 | 0.50754 | 0.508273 | 0.508273 | 0.508273 | 0.4 |
black plastic | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | .25 |
cyan plastic | 0.0 | 0.1 | 0.06 | 0.0 | 0.50980392< |