【OSG学习笔记】Day 7: 材质与光照——让模型“活”起来

_李小白2025-04-29 8:16

今天我们了解下材质和光照的效果。

材质

材质的核心：

  • 漫反射(Diffuse)：物体表面主要反射颜色

  • 高光(Specular)：镜面反射的亮斑效果

  • 环境光(Ambient)：物体在场景中接收的环境基础光照

  • 自发光(Emission)：物体自身发光效果

  • 光泽度(Shininess)：控制高光区域的集中程度

漫反射材质（Diffuse Material）

作用 ：控制模型表面对光线的散射效果，决定物体的基本颜色。
关键类 ：osg::Material（材质属性）、osg::StateSet（状态集，用于绑定材质）。

高光材质（Specular Material）

作用 ：模拟物体表面的镜面反射效果（如金属、光滑表面的反光点）。
关键参数：

  • 高光颜色（Specular Color）：反射光的颜色。
  • 高光指数（Shininess）：控制高光区域的大小和锐利程度（数值越大，高光点越小越亮）。
环境光(Ambient Material)

作用：模拟光线多次反射后的基础照明

关键参数：

  • RGBA四通道控制
  • 通常设置为低饱和度颜色
自发光(Emission Material)

作用：物体表面自辐射

cpp 复制代码 
material->setEmission(osg::Material::FRONT, osg::Vec4(0.8, 0.3, 0.1, 1.0));
光泽度(Shininess Material)

作用：模拟金属特性

视觉规律：

  • 每增加32，高光面积缩小50%
  • 金属材质建议值：≥64
cpp 复制代码 
// 动态调整观察效果
osg::Uniform* shininessUniform = new osg::Uniform("shininess", 64.0f);
geode->getStateSet()->addUniform(shininessUniform);

光源

点光源（Point Light）

特点 ：光线从单一位置向四周均匀发散（类似灯泡）。
关键类 ：osg::Light（光源对象）、osg::LightSource（光源节点，用于添加到场景）。

平行光（Directional Light）

特点：光线以平行方向照射（类似太阳光），无衰减，方向由位置向量决定。

实战开始

light.cpp:

cpp 复制代码 
#include <osgViewer/Viewer>
#include <osgDB/ReadFile>
#include <osg/Node>
#include <osg/Geode>
#include <osg/ShapeDrawable>
#include <osg/Material>
#include <osg/StateSet>
#include <osg/Light>
#include <osg/LightSource>
#include <osg/MatrixTransform>
#include <osgGA/StateSetManipulator>

osg::ref_ptr<osg::Material> createMaterial(
    const osg::Vec4& diffuseColor,    // 漫反射颜色
    const osg::Vec4& specularColor,   // 高光颜色
    float shininess                   // 高光指数
) {
    osg::ref_ptr<osg::Material> material = new osg::Material;
    
    // 设置漫反射颜色（对应 RGBA，通常 alpha=1.0）
    material->setDiffuse(osg::Material::FRONT, diffuseColor);
    
    // 设置高光颜色和指数
    material->setSpecular(osg::Material::FRONT, specularColor);
    material->setShininess(osg::Material::FRONT, shininess); // 范围：0-128（默认 0，无高光）
    // 设置环境光，通常与漫反射颜色相同
    material->setAmbient(osg::Material::FRONT, diffuseColor);
    return material;
}

osg::ref_ptr<osg::Material> createEmissionMaterial(
    const osg::Vec4& diffuseColor,    // 漫反射颜色
    const osg::Vec4& specularColor,   // 高光颜色
    float shininess                   // 高光指数
) {
    osg::ref_ptr<osg::Material> material = new osg::Material;
    
    // 设置漫反射颜色（对应 RGBA，通常 alpha=1.0）
    material->setDiffuse(osg::Material::FRONT, diffuseColor);
    
    // 设置高光颜色和指数
    material->setSpecular(osg::Material::FRONT, specularColor);
    material->setShininess(osg::Material::FRONT, shininess); // 范围：0-128（默认 0，无高光）
    // 设置环境光，通常与漫反射颜色相同
    material->setAmbient(osg::Material::FRONT, diffuseColor);
    // 自发光
    material->setEmission(osg::Material::FRONT, osg::Vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0));
    return material;
}

// 金属
osg::ref_ptr<osg::Material> createMetalMaterial(
    const osg::Vec4& diffuseColor,    // 漫反射颜色
    const osg::Vec4& specularColor,   // 高光颜色
    float shininess                   // 高光指数
) {
    osg::ref_ptr<osg::Material> material = new osg::Material;
    // 设置环境光颜色，通常较暗
    // material->setAmbient(osg::Material::FRONT, osg::Vec4(0.1, 0.1, 0.1, 1.0));

    // 设置漫反射颜色，金属的漫反射相对较弱
    material->setDiffuse(osg::Material::FRONT, diffuseColor);

    // 设置高光颜色，金属具有高反射性，高光明显
    material->setSpecular(osg::Material::FRONT, specularColor);

    // 设置高光指数，较高的值会使高光更集中、更亮
    material->setShininess(osg::Material::FRONT, shininess);

    // 设置自发光颜色，一般较弱
    // material->setEmission(osg::Material::FRONT, osg::Vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0));
    return material;
}

// 创建点光源（ID：GL_LIGHT0，0-7 共 8 个可用光源）
osg::ref_ptr<osg::Light> createPointLight(
    const osg::Vec4& color,       // 光源颜色
    const osg::Vec3& position      // 光源位置（世界坐标系）
) {
    osg::ref_ptr<osg::Light> light = new osg::Light;
    light->setLightNum(0);         // 设置光源 ID
    light->setDiffuse(color);      // 漫反射光颜色
    light->setPosition(osg::Vec4(position, 1.0)); // 点光源位置（w=1，表示位置坐标）
    // 设置环境光，通常为较暗的颜色
    light->setAmbient(osg::Vec4(0.2f, 0.2f, 0.2f, 1.0f));
    return light;
}

// 创建平行光
osg::ref_ptr<osg::Light> createDirectionalLight(
    const osg::Vec4& color,       // 光源颜色
    const osg::Vec3& direction    // 光照方向（世界坐标系，如指向负 Z 轴：(0,0,-1)）
) {
    osg::ref_ptr<osg::Light> light = new osg::Light;
    light->setLightNum(1);         // 另一个光源 ID
    light->setDiffuse(color);
    light->setPosition(osg::Vec4(direction, 0.0)); // 平行光位置（w=0，表示方向向量）
    return light;
}

int main() {
    // 创建带材质的模型（红色箱体）
    osg::ref_ptr<osg::Geode> geode = new osg::Geode;
    geode->addDrawable(new osg::ShapeDrawable(new osg::Box(osg::Vec3(0,0,0), 1.0)));
    geode->getOrCreateStateSet()->setAttribute(createMaterial(
        osg::Vec4(1,0,0,1), osg::Vec4(1,1,1,1), 50.0f
    ));

    // 创建光源节点
    osg::ref_ptr<osg::Group> root = new osg::Group;
    root->addChild(geode);


    // 添加点光源（左上前方）
    osg::ref_ptr<osg::LightSource> lightSource = new osg::LightSource;
    osg::ref_ptr<osg::Light> pointLight = createPointLight(osg::Vec4(1,1,1,1), osg::Vec3(2,2,2));
    lightSource->setLight(pointLight);
    root->addChild(lightSource);

    // 创建代表光源位置的球体
    osg::ref_ptr<osg::ShapeDrawable> sphereDrawable = new osg::ShapeDrawable(new osg::Sphere(osg::Vec3(2,2,2), 0.1));
    osg::ref_ptr<osg::Material> whiteMaterial = createEmissionMaterial(osg::Vec4(1, 1, 1, 1), osg::Vec4(1, 1, 1, 1), 50.0f);
    sphereDrawable->getOrCreateStateSet()->setAttributeAndModes(whiteMaterial, osg::StateAttribute::ON);
    osg::ref_ptr<osg::Geode> sphereGeode = new osg::Geode;
    sphereGeode->addDrawable(sphereDrawable);
    root->addChild(sphereGeode);

    // 创建代表金属的球体
    osg::ref_ptr<osg::ShapeDrawable> sphereMetalDrawable = new osg::ShapeDrawable(new osg::Sphere(osg::Vec3(2,2,6), 1));
    osg::ref_ptr<osg::Material> metalMaterial = createMetalMaterial(osg::Vec4(0.4, 0.4, 0.4, 1), osg::Vec4(1, 1, 1, 1), 100.0f);
    sphereMetalDrawable->getOrCreateStateSet()->setAttributeAndModes(metalMaterial, osg::StateAttribute::ON);
    osg::ref_ptr<osg::Geode> sphereMetalGeode = new osg::Geode;
    sphereMetalGeode->addDrawable(sphereMetalDrawable);
    root->addChild(sphereMetalGeode);

    // 添加平行光（从上方照射）
    osg::ref_ptr<osg::LightSource> lightSourceDirectional = new osg::LightSource;
    osg::ref_ptr<osg::Light> directionalLight = createDirectionalLight(osg::Vec4(0.5,0.5,1,1), osg::Vec3(0,-1,0));
    lightSourceDirectional->setLight(directionalLight);
    root->addChild(lightSourceDirectional);

    // 启用光照和光源
    root->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::ON);
    root->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHT0, osg::StateAttribute::ON);
    root->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHT1, osg::StateAttribute::ON);

    // 渲染场景
    osgViewer::Viewer viewer;
    viewer.setSceneData(root);

    // 调试光源
    viewer.addEventHandler(new osgGA::StateSetManipulator(
        viewer.getCamera()->getOrCreateStateSet()
    ));


    return viewer.run();
}

运行效果

效果还是可以的， 就是金属球看起来黑乎乎的，后续再说怎么优化。下课。_

相关推荐
scott1985121 小时前
3DGUT与3DGRT
3d
FairGuard手游加固3 小时前
双云权威认证｜FairGuard游戏加固上架华为云、阿里云商店
游戏·阿里云·华为云
Swift社区4 小时前
多端一致性：鸿蒙游戏如何避免状态漂移？
游戏·华为·harmonyos
上海云盾-小余5 小时前
游戏核心端口安全加固：规避暴力扫描与碎片 DDoS 攻击风险
安全·游戏·ddos
_深海凉_5 小时前
LeetCode热题100-跳跃游戏 II
算法·leetcode·游戏
三维频道5 小时前
压铸件尺寸检测与模具监测方案 / 3D Scanning for Die-casting QC & Mold Monitoring
人工智能·计算机视觉·3d·尺寸检测·xtom·压铸件·模具优化
aini_lovee5 小时前
LIS3DH低功耗加速度传感器驱动程序
3d
三维频道5 小时前
注塑件变形怎么调优？全尺寸3D检测如何助力精密注塑“减废增效”
3d·制造·智能制造·3d扫描仪·新拓三维·注塑模具质检·三维尺寸偏差分析
AI前沿资讯5 小时前
2026年3D动画制作工具推荐：从传统工作流到AI一站式创作
人工智能·3d
yuanpan19 小时前
Python Pygame 入门教程：从零学会创建窗口、绘图和游戏交互
python·游戏·pygame
热门推荐
01GitHub 镜像站点02近期有什么ai的新消息，新动态？ 2026.4月032026年4月AI大事件深度解读：大模型竞争进入“深水区“04Codex 接入 DeepSeek API 完整配置文档052026年AI编程工具终极横评：Cursor vs Claude Code vs Copilot06【AI】2026 年具身智能模型和世界模型总结07在Windows 11上安装Docker的踩坑记录08零基础教你claude code 接入 deepseek V4092026年AI前瞻：量子AI、具身智能与科学发现的新纪元10VSCode + Copilot下：配置并使用 DeepSeek