OpenGL基础17：颜色

一、RGB三原色

回想一下初中物理知识：

三原色：自然界中所有的颜色都可以用红、绿、蓝(RGB)这三种颜色频率的不同强度组合而得，白色包含了所有颜色
能看到一个物体的颜色，是这个物体(Reflected)反射的颜色，换句话说，就是不能被当前物体吸收(Absorb)的颜色
之所以能看到五彩斑斓的世界，是因为存在光源（发光的物体），否则将是完全的黑暗
结合②③，颜色从光源到我们的眼睛，大致就是这样一个过程：光源发出光线 → 照射到物体上 → 物体反射所有光源中存在，但不能被其吸收的颜色

计算机如何表示颜色（应该算是个很基础的东西了）：

RGBA：RGB代表3原色，一般在(0, 255)的范围内，越大对应颜色越深，A代表透明度，可以转换成对应浮点数，例如0.5就等于128（HEX格式：#FFB6C1FF → 对应RGBA格式：255,182,193, 255）
由①可见，计算机能表现的颜色数量其实是有限的，总共（256 * 256 * 256）种不同颜色，这也是所谓的 8-bit 采样，现在部分支持 10 - bit 采样，在这种情况下能表现出总共 (1024 * 1024 * 1024) 种不同颜色

二、光照场景

回想 OpenGL基础5：第一个正方形这一章

在这一章的时候，还没有接触到纹理，在颜色方面，也只是随便给他赋了个颜色

在此之后用了纹理，也就是简简单单的把颜色这一属性去掉了

现在重新考虑颜色这一属性，不再简单给物体随便赋颜色了，而是直接开始模拟光照！以给与物体一个真实的“颜色”，在此之前，先用前面的知识生成一个这样的场景：

其中白色的正方体是光源，珊瑚红色的正方体是物体

白色光源的着色器代码如下（LightFShader.txt 和 LightVShader）：

#version 330 core
out vec4 color;
void main()
{color = vec4(1.0f);
}/#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 position;
uniform mat4 model;             //模型矩阵
uniform mat4 view;              //观察矩阵
uniform mat4 projection;        //投影矩阵
void main()
{gl_Position = projection * view * model * vec4(position, 1.0);
}

珊瑚红物体的着色器如下（ObjFShader.txt 和 ObjVShader）：

#version 330 core
out vec4 color;
uniform vec3 objectColor;
uniform vec3 lightColor;
in vec2 texIn;
uniform sampler2D texOutA;
void main()
{color = vec4(lightColor * objectColor, 1.0f);
}/#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 position;
layout (location = 1) in vec2 texture;
out vec2 texIn;
uniform mat4 model;             //模型矩阵
uniform mat4 view;              //观察矩阵
uniform mat4 projection;        //投影矩阵
void main()
{gl_Position = projection * view * model * vec4(position, 1.0);//texIn = vec2(texture.x, 1.0f - texture.y);   //暂时屏蔽纹理
}

对于物体的顶点着色器，我们定义了两个uniform变量，分别代表着物体颜色和光照颜色

当我们把光源的颜色与物体的颜色相乘，所得到的就是这个物体所反射该光源的颜色(也就是我们感知到的颜色)

接下来就是主代码（Camera.h 和 Shader.h未改变，可以从前面的章节中找到）：

#include<iostream>
#include<opengl/glew.h>
#define GLEW_STATIC
#include<GLFW/glfw3.h>
#include"Camera.h"
#include<glm/glm.hpp>
#include<glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include<glm/gtc/type_ptr.hpp>
#include"Shader.h"
#include<opengl/freeglut.h>
#include<SOIL.h>bool keys[1024];
Camera camera;
GLfloat lastX, lastY;
bool firstMouse = true;
void key_callback(GLFWwindow* window, int key, int scancode, int action, int mode);
void scroll_callback(GLFWwindow* window, double xoffset, double yoffset);
void mouse_callback(GLFWwindow* window, double xpos, double ypos);
void cameraMove();
glm::vec3 lightPos(1.2f, 1.0f, 2.0f);
const GLuint WIDTH = 800, HEIGHT = 600;int main()
{glfwInit();glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GL_FALSE);GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(WIDTH, HEIGHT, "LearnOpenGL", nullptr, nullptr);glfwMakeContextCurrent(window);glfwSetKeyCallback(window, key_callback);glfwSetCursorPosCallback(window, mouse_callback);glfwSetScrollCallback(window, scroll_callback);glfwSetInputMode(window, GLFW_CURSOR, GLFW_CURSOR_DISABLED);glewExperimental = GL_TRUE;glewInit();int width, height;glfwGetFramebufferSize(window, &width, &height);glViewport(0, 0, width, height);Shader shaderObj("ObjVShader.txt", "ObjFShader.txt");Shader shaderLight("LightVShader.txt", "LightFShader.txt");GLfloat vertices[] = {-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 0.0f,0.5f, -0.5f, -0.5f,  1.0f, 0.0f,0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,-0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 0.0f,-0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 1.0f,0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 1.0f,-0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f, 1.0f,-0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,-0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,-0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,-0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,-0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,0.5f, -0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,-0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,-0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,-0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f,0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f, 1.0f,0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f, 0.0f,-0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f, 0.0f,-0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f, 1.0f};GLuint VBO, VAO, texture;glGenVertexArrays(1, &VAO);glGenBuffers(1, &VBO);glGenTextures(1, &texture);glBindVertexArray(VAO);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);glEnableVertexAttribArray(0);/*glVertexAttribPointer(1, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)(3 * sizeof(GLfloat)));glEnableVertexAttribArray(1);int picWidth, picHeight;glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);unsigned char* image = SOIL_load_image("Texture/wood.jpg", &picWidth, &picHeight, 0, SOIL_LOAD_RGB);glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, picWidth, picHeight, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, image);glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);SOIL_free_image_data(image);glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);*/GLuint lightVAO;glGenVertexArrays(1, &lightVAO);glBindVertexArray(lightVAO);glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);//VBO数据已经绑定且我们就用之前的顶点数据，所以无需再管理VBOglEnableVertexAttribArray(0);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);glBindVertexArray(0);glEnable(GL_DEPTH_TEST);while (!glfwWindowShouldClose(window)){glfwPollEvents();glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);cameraMove();//glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);shaderObj.Use();GLint objectColorLoc = glGetUniformLocation(shaderObj.Program, "objectColor");GLint lightColorLoc = glGetUniformLocation(shaderObj.Program, "lightColor");glUniform3f(objectColorLoc, 1.0f, 0.5f, 0.31f);     //物体反射颜色glUniform3f(lightColorLoc, 1.0f, 1.0f, 1.0f);       //光源：默认为白色glm::mat4 model = glm::mat4(1.0f);glm::mat4 view = glm::mat4(1.0f);glm::mat4 projection = glm::mat4(1.0f);model = glm::rotate(model, glm::radians(57.0f), glm::vec3(-0.5f, 1.0f, 0.0f));view = camera.GetViewMatrix();projection = glm::perspective(glm::radians(camera.Zoom), (GLfloat)WIDTH / (GLfloat)HEIGHT, 0.1f, 100.0f);GLint modelLoc = glGetUniformLocation(shaderObj.Program, "model");GLint viewLoc = glGetUniformLocation(shaderObj.Program, "view");GLint projLoc = glGetUniformLocation(shaderObj.Program, "projection");glUniformMatrix4fv(modelLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(model));glUniformMatrix4fv(viewLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(view));glUniformMatrix4fv(projLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(projection));glBindVertexArray(VAO);glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);//glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);shaderLight.Use();model = glm::translate(glm::mat4(1.0f), lightPos);model = glm::scale(model, glm::vec3(0.2f));modelLoc = glGetUniformLocation(shaderLight.Program, "model");viewLoc = glGetUniformLocation(shaderLight.Program, "view");projLoc = glGetUniformLocation(shaderLight.Program, "projection");glUniformMatrix4fv(modelLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(model));glUniformMatrix4fv(viewLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(view));glUniformMatrix4fv(projLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(projection));glBindVertexArray(lightVAO);glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);glBindVertexArray(0);glfwSwapBuffers(window);}glDeleteVertexArrays(1, &VAO);glDeleteBuffers(1, &VBO);glfwTerminate();return 0;
}GLfloat deltaTime = 0.0f;
GLfloat lastFrame = 0.0f;
void cameraMove()
{GLfloat currentFrame = glfwGetTime();deltaTime = currentFrame - lastFrame;lastFrame = currentFrame;GLfloat cameraSpeed = 1.0f * deltaTime;if (keys[GLFW_KEY_W])camera.ProcessKeyboard(Camera_Movement(FORWARD), deltaTime);if (keys[GLFW_KEY_S])camera.ProcessKeyboard(Camera_Movement(BACKWARD), deltaTime);if (keys[GLFW_KEY_A])camera.ProcessKeyboard(Camera_Movement(LEFT), deltaTime);if (keys[GLFW_KEY_D])camera.ProcessKeyboard(Camera_Movement(RIGHT), deltaTime);
}void key_callback(GLFWwindow* window, int key, int scancode, int action, int mode)
{if (key == GLFW_KEY_ESCAPE && action == GLFW_PRESS)glfwSetWindowShouldClose(window, GL_TRUE);if (action == GLFW_PRESS)           //如果当前是按下操作keys[key] = true;else if (action == GLFW_RELEASE)            //松开键盘keys[key] = false;
}void scroll_callback(GLFWwindow* window, double xoffset, double yoffset)
{camera.ProcessMouseScroll(yoffset);
}void mouse_callback(GLFWwindow* window, double xpos, double ypos)
{if (firstMouse){lastX = xpos;lastY = ypos;firstMouse = false;}GLfloat xoffset = xpos - lastX;GLfloat yoffset = lastY - ypos;lastX = xpos;lastY = ypos;GLfloat sensitivity = 0.05;xoffset *= sensitivity;yoffset *= sensitivity;camera.ProcessMouseMovement(xoffset, yoffset);
}

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