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Meow J
@@ -17,7 +17,7 @@ glm::vec3 coral(1.0f, 0.5f, 0.31f);
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我们在现实生活中看到某一物体的颜色并不是这个物体的真实颜色，而是它所反射(Reflected)的颜色。换句话说，那些不能被物体吸收(Absorb)的颜色(被反射的颜色)就是我们能够感知到的物体的颜色。例如,太阳光被认为是由许多不同的颜色组合成的白色光(如下图所示)。如果我们将白光照在一个蓝色的玩具上，这个蓝色的玩具会吸收白光中除了蓝色以外的所有颜色，不被吸收的蓝色光被反射到我们的眼中，使我们看到了一个蓝色的玩具。下图显示的是一个珊瑚红的玩具，它以不同强度的方式反射了几种不同的颜色。
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正如你所见，白色的阳光是一种所有可见颜色的集合，上面的物体吸收了其中的大部分颜色，它仅反射了那些代表这个物体颜色的部分，这些被反射颜色的组合就是我们感知到的颜色(此例中为珊瑚红)。
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@@ -160,7 +160,7 @@ glBindVertexArray(0);
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请把上述的所有代码片段放在你程序中合适的位置，这样我们就能有一个干净的光照实验场地了。如果一切顺利，运行效果将会如下图所示：
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没什么好看的是吗？但我保证在接下来的教程中它会给你有趣的视觉效果。
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@@ -8,7 +8,7 @@
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现实世界的光照是极其复杂的，而且会受到诸多因素的影响，这是以目前我们所拥有的处理能力无法模拟的。因此OpenGL的光照仅仅使用了简化的模型并基于对现实的估计来进行模拟，这样处理起来会更容易一些，而且看起来也差不多一样。这些光照模型都是基于我们对光的物理特性的理解。其中一个模型被称为冯氏光照模型(Phong Lighting Model)。冯氏光照模型的主要结构由3个元素组成：环境(Ambient)、漫反射(Diffuse)和镜面(Specular)光照。这些光照元素看起来像下面这样：
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- 环境光照(Ambient Lighting)：即使在黑暗的情况下，世界上也仍然有一些光亮(月亮、一个来自远处的光)，所以物体永远不会是完全黑暗的。我们使用环境光照来模拟这种情况，也就是无论如何永远都给物体一些颜色。
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- 漫反射光照(Diffuse Lighting)：模拟一个发光物对物体的方向性影响(Directional Impact)。它是冯氏光照模型最显著的组成部分。面向光源的一面比其他面会更亮。
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@@ -36,13 +36,13 @@ void main()
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如果你现在运行你的程序，你会注意到冯氏光照的第一个阶段已经应用到你的物体上了。这个物体非常暗，但不是完全的黑暗，因为我们应用了环境光照(注意发光立方体没被环境光照影响是因为我们对它使用了另一个着色器)。它看起来应该像这样：
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# 漫反射光照
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环境光本身不提供最明显的光照效果，但是漫反射光照(Diffuse Lighting)会对物体产生显著的视觉影响。漫反射光使物体上与光线排布越近的片段越能从光源处获得更多的亮度。为了更好的理解漫反射光照，请看下图：
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图左上方有一个光源，它所发出的光线落在物体的一个片段上。我们需要测量这个光线与它所接触片段之间的角度。如果光线垂直于物体表面，这束光对物体的影响会最大化(译注：更亮)。为了测量光线和片段的角度，我们使用一个叫做法向量(Normal Vector)的东西，它是垂直于片段表面的一种向量(这里以黄色箭头表示)，我们在后面再讲这个东西。两个向量之间的角度就能够根据点乘计算出来。
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@@ -168,7 +168,7 @@ color = vec4(result, 1.0f);
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如果你的应用(和着色器)编译成功了，你可能看到类似的输出：
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你可以看到使用了散射光照，立方体看起来就真的像个立方体了。尝试在你的脑中想象，通过移动正方体，法向量和光的方向向量之间的夹角增大，片段变得更暗。
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@@ -182,7 +182,7 @@ color = vec4(result, 1.0f);
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其次，如果模型矩阵执行了不等比缩放，法向量就不再垂直于表面了，顶点就会以这种方式被改变了。因此，我们不能用这样的模型矩阵去乘以法向量。下面的图展示了应用了不等比缩放的矩阵对法向量的影响：
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无论何时当我们提交一个不等比缩放(注意：等比缩放不会破坏法线，因为法线的方向没被改变，而法线的长度很容易通过标准化进行修复)，法向量就不会再垂直于它们的表面了，这样光照会被扭曲。
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@@ -208,7 +208,7 @@ Normal = mat3(transpose(inverse(model))) * normal;
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和环境光照一样，镜面光照(Specular Lighting)同样依据光的方向向量和物体的法向量，但是这次它也会依据观察方向，例如玩家是从什么方向看着这个片段的。镜面光照根据光的反射特性。如果我们想象物体表面像一面镜子一样，那么，无论我们从哪里去看那个表面所反射的光，镜面光照都会达到最大化。你可以从下面的图片看到效果：
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我们通过反射法向量周围光的方向计算反射向量。然后我们计算反射向量和视线方向的角度，如果之间的角度越小，那么镜面光的作用就会越大。它的作用效果就是，当我们去看光被物体所反射的那个方向的时候，我们会看到一个高光。
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@@ -251,7 +251,7 @@ vec3 specular = specularStrength * spec * lightColor;
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我们先计算视线方向与反射方向的点乘(确保它不是负值)，然后得到它的32次幂。这个32是高光的**发光值(Shininess)**。一个物体的发光值越高，反射光的能力越强，散射得越少，高光点越小。在下面的图片里，你会看到不同发光值对视觉(效果)的影响：
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我们不希望镜面成分过于显眼，所以我们把指数设置为32。剩下的最后一件事情是把它添加到环境光颜色和散射光颜色里，然后再乘以物体颜色：
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@@ -262,7 +262,7 @@ color = vec4(result, 1.0f);
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我们现在为冯氏光照计算了全部的光照元素。根据你的观察点，你可以看到类似下面的画面：
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你可以[在这里找到完整源码](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/basic_lighting_specular)，在这里有[顶点](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/basic_lighting&type=vertex)和[片段](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/basic_lighting&type=fragment)着色器。
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@@ -270,7 +270,7 @@ color = vec4(result, 1.0f);
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早期的光照着色器，开发者在顶点着色器中实现冯氏光照。在顶点着色器中做这件事的优势是，相比片段来说，顶点要少得多，因此会更高效，所以(开销大的)光照计算频率会更低。然而，顶点着色器中的颜色值是只是顶点的颜色值，片段的颜色值是它与周围的颜色值的插值。结果就是这种光照看起来不会非常真实，除非使用了大量顶点。
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在顶点着色器中实现的冯氏光照模型叫做Gouraud着色，而不是冯氏着色。记住由于插值，这种光照连起来有点逊色。冯氏着色能产生更平滑的光照效果。
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@@ -28,7 +28,7 @@ uniform Material material;
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这四个元素定义了一个物体的材质，通过它们我们能够模拟很多真实世界的材质。这里有一个列表[devernay.free.fr](http://devernay.free.fr/cours/opengl/materials.html)展示了几种材质属性，这些材质属性模拟外部世界的真实材质。下面的图片展示了几种真实世界材质对我们的立方体的影响：
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如你所见，正确地指定一个物体的材质属性，似乎就是改变我们物体的相关属性的比例。效果显然很引人注目，但是对于大多数真实效果，我们最终需要更加复杂的形状，而不单单是一个立方体。在[后面的教程](../03 Model Loading/01 Assimp.md)中，我们会讨论更复杂的形状。
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@@ -84,7 +84,7 @@ glUniform1f(matShineLoc, 32.0f);
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运行程序，会得到下面这样的结果：
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看起来很奇怪不是吗？
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@@ -142,7 +142,7 @@ glUniform3f(lightSpecularLoc, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
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现在，我们调整了光是如何影响物体所有的材质的，我们得到一个更像前面教程的视觉输出。这次我们完全控制了物体光照和材质：
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现在改变物体的外观相对简单了些。我们做点更有趣的事！
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@@ -151,7 +151,7 @@ glUniform3f(lightSpecularLoc, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
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目前为止，我们使用光源的颜色仅仅去改变物体各个元素的强度(通过选用从白到灰到黑范围内的颜色)，并没有影响物体的真实颜色(只是强度)。由于现在能够非常容易地访问光的属性了，我们可以随着时间改变它们的颜色来获得一些有很意思的效果。由于所有东西都已经在片段着色器做好了，改变光的颜色很简单，我们可以立即创建出一些有趣的效果：
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<video src="http://www.learnopengl.com/video/lighting/materials.mp4" controls="controls">
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<video src="../../img/02/03/materials.mp4" controls="controls">
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</video>
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如你所见，不同光的颜色极大地影响了物体的颜色输出。由于光的颜色直接影响物体反射的颜色(你可能想起在颜色教程中有讨论过)，它对视觉输出有显著的影响。
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@@ -18,9 +18,9 @@
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这可能听起来极其相似，坦白来讲我们使用这样的系统已经有一段时间了。听起来很像在一个[之前的教程](../01 Getting started/06 Textures.md)中谈论的**纹理**，它基本就是一个纹理。我们其实是使用同一个潜在原则下的不同名称：使用一张图片覆盖住物体，以便我们为每个原始像素索引独立颜色值。在光照场景中，通过纹理来呈现一个物体的diffuse颜色，这个做法被称做**漫反射贴图(Diffuse texture)**(因为3D建模师就是这么称呼这个做法的)。
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为了演示漫反射贴图，我们将会使用[下面的图片](http://learnopengl.com/img/textures/container2.png)，它是一个有一圈钢边的木箱：
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为了演示漫反射贴图，我们将会使用[下面的图片](../img/02/04/container2.png)，它是一个有一圈钢边的木箱：
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在着色器中使用漫反射贴图和纹理教程介绍的一样。这次我们把纹理以sampler2D类型储存在Material结构体中。我们使用diffuse贴图替代早期定义的vec3类型的diffuse颜色。
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@@ -85,7 +85,7 @@ glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, diffuseMap);
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现在，使用一个diffuse贴图，我们在细节上再次获得惊人的提升，这次添加到箱子上的光照开始闪光了（名符其实）。你的箱子现在可能看起来像这样：
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你可以在这里得到应用的[全部代码](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/lighting_maps_diffuse)。
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@@ -94,9 +94,9 @@ glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, diffuseMap);
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你可能注意到，specular高光看起来不怎么样，由于我们的物体是个箱子，大部分是木头，我们知道木头是不应该有镜面高光的。我们通过把物体设置specular材质设置为vec3(0.0f)来修正它。但是这样意味着铁边会不再显示镜面高光，我们知道钢铁是会显示一些镜面高光的。我们会想要控制物体部分地显示镜面高光，它带有修改了的亮度。这个问题看起来和diffuse贴图的讨论一样。这是巧合吗？我想不是。
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我们同样用一个纹理贴图，来获得镜面高光。这意味着我们需要生成一个黑白（或者你喜欢的颜色）纹理来定义specular亮度，把它应用到物体的每个部分。下面是一个[镜面贴图(Specular Map)](http://learnopengl.com/img/textures/container2_specular.png)的例子：
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我们同样用一个纹理贴图，来获得镜面高光。这意味着我们需要生成一个黑白（或者你喜欢的颜色）纹理来定义specular亮度，把它应用到物体的每个部分。下面是一个[镜面贴图(Specular Map)](../img/02/04/container2_specular.png)的例子：
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一个specular高光的亮度可以通过图片中每个纹理的亮度来获得。specular贴图的每个像素可以显示为一个颜色向量，比如：在那里黑色代表颜色向量vec3(0.0f)，灰色是vec3(0.5f)。在片段着色器中，我们采样相应的颜色值，把它乘以光的specular亮度。像素越“白”，乘积的结果越大，物体的specualr部分越亮。
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@@ -144,7 +144,7 @@ color = vec4(ambient + diffuse + specular, 1.0f);
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如果你现在运行应用，你可以清晰地看到箱子的材质现在非常类似真实的铁边的木头箱子了：
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你可以在这里找到[全部源码](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/lighting_maps_specular)。也对比一下你的[顶点着色器](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/lighting_maps&type=vertex)和[片段着色器](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/lighting_maps&type=fragment)。
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@@ -154,5 +154,5 @@ color = vec4(ambient + diffuse + specular, 1.0f);
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- 调整光源的ambient，diffuse和specular向量值，看看它们如何影响实际输出的箱子外观。
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- 尝试在片段着色器中反转镜面贴图(Specular Map)的颜色值，然后木头就会变得反光而边框不会反光了（由于贴图中钢边依然有一些残余颜色，所以钢边依然会有一些高光，不过反光明显小了很多）。[参考解答](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/lighting_maps-exercise2)
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- 使用漫反射纹理(Diffuse Texture)原本的颜色而不是黑白色来创建镜面贴图，并观察，你会发现结果显得并不那么真实了。如果你不会处理图片，你可以使用这个[带颜色的镜面贴图](http://learnopengl.com/img/lighting/lighting_maps_specular_color.png)。[最终效果](learnopengl.com/img/lighting/lighting_maps_exercise3.png)
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- 添加一个叫做**放射光贴图(Emission Map)**的东西，即记录每个片段发光值(Emission Value)大小的贴图，发光值是(模拟)物体自身**发光(Emit)**时可能产生的颜色。这样的话物体就可以忽略环境光自身发光。通常在你看到游戏里某个东西(比如 [机器人的眼](http://www.witchbeam.com.au/unityboard/shaders_enemy.jpg),或是[箱子上的小灯](http://www.tomdalling.com/images/posts/modern-opengl-08/emissive.png))在发光时，使用的就是放射光贴图。使用[这个](http://learnopengl.com/img/textures/matrix.jpg)贴图(作者为 creativesam)作为放射光贴图并使用在箱子上，你就会看到箱子上有会发光的字了。[参考解答](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/lighting_maps-exercise4),[片段着色器](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/lighting_maps-exercise4_fragment), [最终效果](http://learnopengl.com/img/lighting/lighting_maps_exercise4.png)
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- 使用漫反射纹理(Diffuse Texture)原本的颜色而不是黑白色来创建镜面贴图，并观察，你会发现结果显得并不那么真实了。如果你不会处理图片，你可以使用这个[带颜色的镜面贴图](../img/02/04/lighting_maps_specular_color.png)。[最终效果](../img/02/04/lighting_maps_exercise3.png)
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- 添加一个叫做**放射光贴图(Emission Map)**的东西，即记录每个片段发光值(Emission Value)大小的贴图，发光值是(模拟)物体自身**发光(Emit)**时可能产生的颜色。这样的话物体就可以忽略环境光自身发光。通常在你看到游戏里某个东西(比如 [机器人的眼](http://www.witchbeam.com.au/unityboard/shaders_enemy.jpg),或是[箱子上的小灯](http://www.tomdalling.com/images/posts/modern-opengl-08/emissive.png))在发光时，使用的就是放射光贴图。使用[这个](../img/02/04/matrix.jpg)贴图(作者为 creativesam)作为放射光贴图并使用在箱子上，你就会看到箱子上有会发光的字了。[参考解答](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/lighting_maps-exercise4),[片段着色器](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/lighting_maps-exercise4_fragment), [最终效果](../img/02/04/lighting_maps_exercise4.png)
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@@ -16,7 +16,7 @@
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我们知道的定向光源的一个好例子是，太阳。太阳和我们不是无限远，但它也足够远了，在计算光照的时候，我们感觉它就像无限远。在下面的图片里，来自于太阳的所有的光线都被定义为平行光：
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因为所有的光线都是平行的，对于场景中的每个物体光的方向都保持一致，物体和光源的位置保持怎样的关系都无所谓。由于光的方向向量保持一致，光照计算会和场景中的其他物体相似。
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@@ -82,7 +82,7 @@ glUniform3f(lightDirPos, -0.2f, -1.0f, -0.3f);
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如果你现在编译应用，飞跃场景，它看起来像有一个太阳一样的光源，把光抛到物体身上。你可以看到`diffuse`和`specular`元素都对该光源进行反射了，就像天空上有一个光源吗？看起来就像这样：
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你可以在这里获得[应用的所有代码](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/light_casters_directional)，这里是[顶点](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/lighting_maps&type=vertex)和[片段](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/light_casters_directional&type=fragment)着色器代码。
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@@ -90,7 +90,7 @@ glUniform3f(lightDirPos, -0.2f, -1.0f, -0.3f);
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定向光作为全局光可以照亮整个场景，这非常棒，但是另一方面除了定向光，我们通常也需要几个点光源(Point Light)，在场景里发亮。点光是一个在时间里有位置的光源，它向所有方向发光，光线随距离增加逐渐变暗。想象灯泡和火炬作为投光物，它们可以扮演点光的角色。
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之前的教程我们已经使用了（最简单的）点光。我们指定了一个光源以及其所在的位置，它从这个位置向所有方向发散光线。然而，我们定义的光源所模拟光线的强度却不会因为距离变远而衰减，这使得看起来像是光源亮度极强。在大多数3D仿真场景中，我们更希望去模拟一个仅仅能照亮靠近光源点附近场景的光源，而不是照亮整个场景的光源。
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@@ -114,7 +114,7 @@ $$
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由于二次项的光会以线性方式减少，指导距离足够大的时候，就会超过一次项，之后，光的亮度会减少的更快。最后的效果就是光在近距离时亮度很高，但是距离变远亮度迅速降低，最后亮度降低速度再次变慢。下面的图展示了在100以内的范围，这样的衰减效果。
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你可以看到当距离很近的时候光有最强的亮度，但是随着距离增大，亮度明显减弱，大约接近100的时候，就会慢下来。这就是我们想要的。
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@@ -187,7 +187,7 @@ specular *= attenuation;
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如果你运行应用后获得这样的效果：
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你可以看到现在只有最近处的箱子的前面被照得最亮。后面的箱子一点都没被照亮，因为它们距离光源太远了。你可以在这里找到[应用源码](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/light_casters_point)和[片段着色器](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/light_casters_point&type=fragment)的代码。
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@@ -200,7 +200,7 @@ specular *= attenuation;
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OpenGL中的聚光用世界空间位置，一个方向和一个指定了聚光半径的切光角来表示。我们计算的每个片段，如果片段在聚光的切光方向之间（就是在圆锥体内），我们就会把片段照亮。下面的图可以让你明白聚光是如何工作的：
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* `LightDir`：从片段指向光源的向量。
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* `SpotDir`：聚光所指向的方向。
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@@ -253,13 +253,13 @@ color = vec4(light.ambient*vec3(texture(material.diffuse,TexCoords)), 1.0f);
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你可能奇怪为什么if条件中使用>符号而不是<符号。为了在聚光以内，`theta`不是应该比光的切光值更小吗？这没错，但是不要忘了，角度值是以余弦值来表示的，一个0度的角表示为1.0的余弦值，当一个角是90度的时候被表示为0.0的余弦值，你可以在这里看到：
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现在你可以看到，余弦越是接近1.0，角度就越小。这就解释了为什么θ需要比切光值更大了。切光值当前被设置为12.5的余弦，它等于0.9978，所以θ的余弦值在0.9979和1.0之间，片段会在聚光内，被照亮。
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运行应用，在聚光内的片段才会被照亮。这看起来像这样：
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你可以在这里获得[全部源码](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/light_casters_spotlight_hard)和[片段着色器的源码](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/light_casters_spotlight_hard&type=fragment)。
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@@ -310,7 +310,7 @@ specular* = intensity;
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确定你把`outerCutOff`值添加到了`Light`结构体，并在应用中设置了它的uniform值。对于下面的图片，内部切光角`12.5f`，外部切光角是`17.5f`：
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看起来好多了。仔细看看内部和外部切光角，尝试创建一个符合你求的聚光。可以在这里找到应用源码，以及片段的源代码。
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@@ -192,13 +192,13 @@ glm::vec3 pointLightPositions[] = {
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如果你在还是用了手电筒的话，将所有的光源结合起来看上去应该和下图差不多：
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你可以在此处获取本教程的[源代码](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/multiple_lights)，同时可以查看[顶点着色器](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/lighting_maps&type=vertex)和[片段着色器](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/multiple_lights&type=fragment)的代码。
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上面的图片的光源都是使用默认的属性的效果，如果你尝试对光源属性做出各种修改尝试的话，会出现很多有意思的画面。很多艺术家和场景编辑器都提供大量的按钮或方式来修改光照以使用各种环境。使用最简单的光照属性的改变我们就足已创建有趣的视觉效果：
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相信你现在已经对OpenGL的光照有很好的理解了。有了这些知识我们便可以创建丰富有趣的环境和氛围了。快试试改变所有的属性的值来创建你的光照环境吧！
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