OpenGL 光照位置固定在不想要的位置

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenGL 光照位置固定在不想要的位置

【英文标题】：OpenGL lighting position is fixed at undesired location

【发布时间】：2018-05-24 18:47:03

【问题描述】：

我试图将我的灯定位在位置 0,0,0 但它总是位于坐标为 -20,-20,0 的框的左下方，我尝试将灯的位置更改为任意坐标但它仍然停留在左下角。

我提供了一张相机位于 0,0,40 的图片：

void initLighting()

    // Enable lighting
    glEnable(GL_LIGHTING);
    glEnable(GL_NORMALIZE);
    glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
    glColorMaterial(GL_FRONT_AND_BACK, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE);
    //glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glShadeModel(GL_SMOOTH);
    glEnable(GL_LIGHT0);

    // Set lighting intensity and color
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, value_ptr(lights.at(0).ambient));
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, value_ptr(lights.at(0).diffuse));
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, value_ptr(lights.at(0).specular));
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, value_ptr(vec4(lights.at(0).position, 1.0f)));
    ////////////////////////////////////////////////
    glLightf(GL_LIGHT0, GL_SPOT_CUTOFF, 15.0);// set cutoff angle
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPOT_DIRECTION, value_ptr(box.center));
    glLightf(GL_LIGHT0, GL_SPOT_EXPONENT, 1); // set focusing strength


void display(void)

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    // clear the drawing buffer.
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    // clear the identity matrix.
    glLoadIdentity();

    glPushMatrix();
    gluLookAt(camera.position.x, camera.position.y, camera.position.z, box.center.x, box.center.y, box.center.z,
    camera.upVector.x, camera.upVector.y, camera.upVector.z);
    glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_AMBIENT, value_ptr(materials.at(box.material).ambient));
    glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_DIFFUSE, value_ptr(materials.at(box.material).diffuse));
    glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_SPECULAR, value_ptr(materials.at(box.material).specular));
    glMaterialf(GL_FRONT_AND_BACK, GL_SHININESS, materials.at(box.material).exponent);
    glBegin(GL_TRIANGLES);
    for (int i = 0; i < box.indices.size(); i = i + 3)
    
        glNormal3fv(value_ptr(box.vertices.at(box.indices.at(i)).Normal));
        glVertex3f(box.vertices.at(box.indices.at(i)).Position.x, box.vertices.at(box.indices.at(i)).Position.y, box.vertices.at(box.indices.at(i)).Position.z);

        glNormal3fv(value_ptr(box.vertices.at(box.indices.at(i + 1)).Normal));
        glVertex3f(box.vertices.at(box.indices.at(i + 1)).Position.x, box.vertices.at(box.indices.at(i + 1)).Position.y, box.vertices.at(box.indices.at(i + 1)).Position.z);

        glNormal3fv(value_ptr(box.vertices.at(box.indices.at(i + 2)).Normal));
        glVertex3f(box.vertices.at(box.indices.at(i + 2)).Position.x, box.vertices.at(box.indices.at(i + 2)).Position.y, box.vertices.at(box.indices.at(i + 2)).Position.z);
    
    glEnd();
    glPopMatrix();

    glPushMatrix();
    gluLookAt(camera.position.x, camera.position.y, camera.position.z, box.center.x, box.center.y, box.center.z,
    camera.upVector.x, camera.upVector.y, camera.upVector.z);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, value_ptr(vec4(lights.at(0).position, 1.0f)));
    glPopMatrix();

    glFlush();
    glutSwapBuffers();

【参考方案1】：

当灯光位置由glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos)设置时，那么 pos 乘以当前模型视图矩阵。 这意味着如果在设置视图矩阵之前设置位置 (gluLookAt)，那么灯光位置是相对于相机的（视图空间位置）。 如果是在设置视图矩阵之后设置，那么灯光位置必须在世界坐标中，因为它是由视图矩阵变换的。

当聚光灯方向由glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPOT_DIRECTION, dir)设置时，则 方向乘以模型视图矩阵的上 3x3。

注意，参数GL_SPOT_DIRECTION 必须是方向向量而不是位置。 这意味着您必须在设置视图矩阵之后以某种方式设置它：

vec3 dir = box.center - lights.at(0).position;
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPOT_DIRECTION, value_ptr(dir));

---

进一步注意，OpenGL 固定函数管道计算每个顶点的光：Gouraud shading。 如果聚光灯的光锥没有击中任何顶点位置，这可能会导致您无法“看到”光。 您有这种行为的危险，因为您的几何体由“大”图元组成，并且聚光灯的圆锥开口角度非常小（15°）。

见OpenGL Lighting on texture plane is not working

编辑：

您的光锥角 (GL_SPOT_DIRECTION) 为 15°，光线的方向略微指向左下方，因为根据下面的评论 box.center 是 (-6.6,-6.6,-53)。这导致唯一一个接收光的顶点坐标是左下角 (Gouraud shading)。 所以看起来好像光线直接指向左下角。

增加或跳过光锥角度解决问题：

例如：

glLightf(GL_LIGHT0, GL_SPOT_CUTOFF, 45.0);

【讨论】：

嘿Rabbid76，我尝试了它作为方向，但结果是一样的，我在gluLookAt之前和之后设置它，似乎没有任何改变。我实际上不明白为什么位置必须是一个方向，因为我还提供 GL_SPOT_DIRECTION 作为框的中心

它的 -6.6,-6.6,-53。 Box的x坐标值在-20到20之间，y坐标在-20到20之间，z坐标在-80到0之间。由于box不完整，质心移动

imgur.com/a/XEKrDtr 这是方向 -z 和截止 40 度的结果，但我将任意向量添加到位置，如 position + vec3(10,0,30) ，场景保持不变，我不明白我做错了什么:)

感谢先生的帮助，是的，我遇到了 Gouraud 阴影问题，但是当我移动灯光位置时，我发送的上面的图像永远不会改变。我的意思是我将灯光移动到 +x 位置，所以它假设在阴影的左侧留下顶点，但结果是一样的，你知道吗？

imgur.com/a/9qEb7Wh 这是结果。但是截止值为 20。如果我将截止值设置为 40，每个顶点都会变亮，并且我会得到与上面发送的相似的图像