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【OSG学习笔记】Day 7: 材质与光照——让模型“活”起来

news 来源：原创 2025/4/25 5:55:12

在这里插入图片描述
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

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

// 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:

#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 IDlight->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 IDlight->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();
}