0.简介

目前我们的程序能模拟一些反射和折射的效果，但是，目前物体可见主要还是由于物体自身发光，也就是材质的light属性不为0，从这里开始，要彻底的实现光源发光，其余物体依靠光源的光反射光线的方法显示。

注:贴出源码与最终源码可能有所不同，以最终源码为准。

1.光源

定义一个光源很简单，就是将光源材质的light设置一个大于0的数字，这就是光源，其余的等于0的都是非光源。

2.阴影

有了光源，就可以产生阴影效果，直接将每个物体与光源直接连接光线，也就是检测每个物体与光源之间是不是有其余物体格挡，有的话就不叠加光源的光强度，没有的话就接收光源的光强来显示物体表面颜色。在计算光源与物体之间关系的时候，要每个物体都遍历一遍，这样产生的效果就会有阴影效果了。

for (auto obj : s){vec3 color = vec3(0, 0, 0);float light = 0;int count = 0;//能发光的话,单个物体if (!obj->isSet && (obj->m->light > 0.0f)){//for (int i = 0; i < 5; i++){if (((Polygon*)(r.polygon))->m != nullptr && ((Polygon*)(r.polygon))->m->light > 0&&(r.polygon!=obj))break;//获取光源上随机一点vec3 point = obj->getLightCenter();//构造光线,光源与当前物体的直接连线lightRay = Ray(normalize(point - r.end.position), r.end.position, r.intensity, r.color, nullptr);//计算光碰撞的颜色,minDistance = FLT_MAX;for (int i = 0; i < s.size(); i++){Ray t = s[i]->intersect(lightRay);if (t.polygon != nullptr && t.distance < minDistance){minDistance = t.distance;lightRay = t;}}//如果物体是直接对着光源,获取光源的信息if (lightRay.polygon == obj){light += lightRay.intensity;color += lightRay.color;count++;}if (count == 0){color = vec3(0, 0, 0);light = 0;//continue;}else{light /= count;color /= (count * 1.0);}lightRay.intensity = light;lightRay.color = color;lightsRay.push_back(lightRay);}}

目前的光源是球形光源，球形光源的中，光发出中心就是球心，那么每个物体上表面的点与球形光源的球心直接连线形成光线，这样就可以实现光照效果。上述代码中，先从物体集合中找到光源，然后计算构造好的指向光源的光线中途有没有其余物体遮挡，由于场景中的光源不一定只有一个，所以将构造的指向不同光源的光线最后都存储到数组中。

3.光线颜色和强度计算


Ray Polygon::sample(Ray out, Ray reflect, Ray refract, vector<Ray> lightsRay)
{Ray res(out.direction, out.position, 0, vec3(0, 0, 0), out.polygon);if (m->light > 0){res.intensity = (m->light);res.color = m->getColor(out.end.textureUV);return res;}//out光线带的是对应物体的法向量值float cosa = abs(dot(out.normal,-out.direction));//光线入射角和面法向量的cos值for (auto lightRay : lightsRay){float cosl = abs(dot(out.normal, -lightRay.direction));//计算光源的发出中心//float cosl = abs(dot(out.normal, -normalize(((Polygon*)(lightRay.polygon))->getLightCenter()-lightRay.position)));res.color += (m->getColor(out.end.textureUV)*0.6f+lightRay.color*0.4f) * (m->light + std::fmaxf(cosl, 0) * lightRay.intensity * (1.0f - m->transparent)) * std::fmaxf(cosa, 0);res.intensity += std::fmaxf(cosl, 0) * lightRay.intensity * (1.0f - m->transparent)* std::fmaxf(cosa, 0);}res.intensity += reflect.intensity * m->getSpecular(out.end.textureUV);res.intensity += refract.intensity * m->transparent;if(reflect.polygon)res.color += reflect.color * m->getSpecular(out.end.textureUV);if (refract.polygon)res.color += refract.color * m->transparent;return res;
}

这里新添加了一个函数参数，就是光线，现在一个物体的一个点接受来自反射，折射，和光源的光线，这里把光线的强度添加了进来，还有光源的颜色也添加了进来。还要注意光线强度还要乘以光线与被照到表面的法向量的cos值，这样能体现出离光源近亮，离光源远就暗。

Ray Sphere::intersect(Ray & ray)
{Ray result(ray.direction,ray.position,ray.intensity, vec3(0,0,0), nullptr);//计算球和光线的向量vec3 v = ray.position - center;//如果光源在球体表面或者内部，要专门注意这种情况if (abs(length(v) - radius) < 0.001 && dot(normalize(v) , ray.direction) <= 0){result.polygon = this;    float cosa = glm::dot(normalize((center - ray.position)), normalize(ray.direction));//normalize(abs((center - ray.position))*normalize(ray.direction));result.distance = 2 * radius * abs(cosa);result.end = ray.getEndPoint(result.distance);result.normal = -normalize(result.end.position - center);result.intensity = m->light;result.color = m->getColor(result.end.position);return result;}float disSubR = dot(v , v) - (radius * radius);float ray_v_dot = dot(ray.direction , v);if (ray_v_dot <= 0){float discr = ray_v_dot * ray_v_dot - disSubR;if (discr >= 0){result.polygon = this;result.distance = -ray_v_dot - sqrt(discr);result.end = ray.getEndPoint(result.distance);result.normal = normalize(result.end.position - center);result.intensity = m->light;result.color = m->getColor(result.end.position);return result;}}return result;
}

在球形和平面的这个碰撞检测函数中，返回的光线结果带有光源信息，就是直接将是否有光强，和物体表面颜色返回，这样可以在与光线连接计算中直接获得光线信息。函数参数也变成了引用，因为我在程序性能检测中发现函数传参数占用了不少时间。

4.效果

5.源码

由于这次和上次的源码差距比较多，所以最后给出源码。

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