AmbientSpheres 调整材质的环境光系数来控制3D物体的着色效果

一：主要的知识点

1、说明

本文只是教程内容的一小段，因博客字数限制，故进行拆分。主教程链接：vtk教程------逐行解析官网所有Python示例-CSDN博客

2、知识点纪要

本段代码主要涉及的有①如何通过设置材料的环境光系数来控制3D的着色效果

二：代码及注释

import vtkmodules.vtkRenderingOpenGL2
import vtkmodules.vtkInteractionStyle
from vtkmodules.vtkCommonColor import vtkNamedColors
from vtkmodules.vtkFiltersSources import vtkSphereSource

from vtkmodules.vtkRenderingCore import vtkActor, vtkLight, vtkPolyDataMapper, vtkRenderWindow, \
    vtkRenderWindowInteractor, vtkRenderer


def main():
    colors = vtkNamedColors()

    colors.SetColor("bkg", [26, 51, 102, 255])

    sphere = vtkSphereSource()
    sphere.SetThetaResolution(100)
    sphere.SetPhiResolution(50)

    sphereMapper = vtkPolyDataMapper()
    sphereMapper.SetInputConnection(sphere.GetOutputPort())

    numberOfSpheres = 8
    spheres = []
    ambient = 0.125
    diffuse = 0.0
    specular = 0.0
    position = [0, 0, 0]
    for i in range(numberOfSpheres):
        spheres.append(vtkActor())
        spheres[i].SetMapper(sphereMapper)
        spheres[i].GetProperty().SetColor(colors.GetColor3d("Red"))
        """
        SetAmbient  设置环境光
        环境光无方向性，无位置性，无衰减，计算简单 I_ambienet = 物体的环境反射系数*环境光强度
        """
        spheres[i].GetProperty().SetAmbient(ambient)
        """
        SetDiffuse  设置漫反射
        描述的是粗糙表面把光线向各个方向均匀地反射的现象
        漫反射与光线方向有关(表面越正对光线，反射光越强)，与观察方向无关(无论从哪个角度看，亮度相同)
        由表面法线决定(入射角越小（光越正），照亮越强)
        直观理解：
        想象阳光照在一堵墙上
        墙面正对太阳 → 很亮；
        墙面倾斜 → 变暗；
        背对太阳 → 完全阴影。
        
        漫反射是最主要的亮度来源
        漫反射方程I_d = 物体表面的漫反射系数（材质属性） * 光源的强度 * max(0，光线与法线的夹角余弦值)
        """
        spheres[i].GetProperty().SetDiffuse(diffuse)
        """
        SetSpecular 设置镜面反射，其描述的是光在光滑表面上按特定方向反射的现象
        镜面反射依赖于光源位置，表面法向量和相机位置
        表面看起来有高光，像金属、玻璃或者水面上的光斑
        镜面反射=材质的镜面反射系数*光源强度*(max(0, 光线关于法向量的反射方向*表面指向相机的方向))**2
        """
        spheres[i].GetProperty().SetSpecular(specular)
        spheres[i].AddPosition(position)
        ambient += 0.125
        position[0] += 1.25
        if i == 3:
            position[0] = 0
            position[1] = 1.25

    ren = vtkRenderer()
    renWin = vtkRenderWindow()
    renWin.AddRenderer(ren)
    iren = vtkRenderWindowInteractor()
    iren.SetRenderWindow(renWin)

    for i in range(0, numberOfSpheres):
        ren.AddActor(spheres[i])

    ren.SetBackground(colors.GetColor3d('bkg'))
    renWin.SetSize(640, 480)
    renWin.SetWindowName('AmbientSpheres')

    """
    vtkLight  用于在渲染场景中添加光照,render可以有多个光源
    可以设置光源的位置和方向
    调整光的类型(点光源、方向光源、聚光灯等)
    设置光的颜色、强度和衰减
    与材质结合，产生漫反射和镜面反射效果
    """
    light = vtkLight()
    light.SetFocalPoint(1.875, 0.6125, 0)
    light.SetPosition(0.875, 1.6125, 1)
    ren.AddLight(light)

    ren.GetActiveCamera().SetFocalPoint(0, 0, 0)
    ren.GetActiveCamera().SetPosition(0, 0, 1)
    ren.GetActiveCamera().SetViewUp(0, 1, 0)
    ren.GetActiveCamera().ParallelProjectionOn()
    ren.ResetCamera()
    ren.GetActiveCamera().SetParallelScale(2.0)

    iren.Initialize()
    renWin.Render()
    iren.Start()


if __name__ == '__main__':
    main()