NeHe OpenGL教程第四十四课：3D光晕

3D光晕效果实现

当镜头对准光源时，我们会观察到强烈的光晕效果。通过简单的数学计算和纹理贴图，可以很好地模拟这种效果。本文将介绍如何在OpenGL程序中实现这一效果。

实现思路

为了实现光晕效果，我们需要以下几个关键步骤：

获取视景体数据：首先，我们需要了解当前视点的位置和方向。这可以通过计算视图矩阵和投影矩阵来实现。

光源检测：检测光源是否在视点的可见范围内。这可以通过点是否在视景体内来判断。

光晕渲染：当光源可见时，我们需要绘制光晕效果。这通常涉及到多个纹理贴图的拼接，模拟光线的扩散和折射效果。

下面，我们将详细介绍光源检测和光晕渲染的实现方法。

光源检测

为了判断光源是否在视点的可见范围内，我们需要以下函数：

获取视景体的平面方程：通过计算投影矩阵和模型视图矩阵的乘积，得到剪切矩阵。剪切矩阵可以用来确定点是否在视景体内。

点是否在视景体内：通过将点坐标代入剪切矩阵方程，判断点是否满足视景体的条件。

以下是光源检测的关键代码片段：

BOOL glCamera::PointInFrustum(glPoint p) {    int i;    for(i = 0; i < 6; i++) {        if(m_Frustum[i][0] * p.x + m_Frustum[i][1] * p.y +            m_Frustum[i][2] * p.z + m_Frustum[i][3] <= 0) {            return FALSE;        }    }    return TRUE;}

光晕渲染

当光源可见时，我们需要绘制光晕效果。光晕的绘制通常包括以下步骤：

计算光源到摄像头的距离：通过光源位置和视点位置的向量，计算光源与视点之间的距离。

确定光晕的绘制位置：根据光源到视点的距离，计算光晕的绘制位置。通常，我们会绘制多个光晕，模拟光线的扩散效果。

使用纹理贴图：通过不同的纹理贴图（如Halo、Glow、BigGlow、Streaks等），绘制多种光晕效果。

以下是光晕渲染的关键代码片段：

void glCamera::RenderLensFlare() {    GLfloat Length = 0.0f;    if(SphereInFrustum(m_LightSourcePos, 1.0f) == TRUE) {        // 计算光源到摄像头的距离        vLightSourceToCamera = m_Position - m_LightSourcePos;        Length = vLightSourceToCamera.Magnitude();        // 绘制光晕        RenderBigGlow(0.60f, 0.60f, 0.8f, 1.0f, m_LightSourcePos, 16.0f);        RenderStreaks(0.60f, 0.60f, 0.8f, 1.0f, m_LightSourcePos, 16.0f);        RenderGlow(0.8f, 0.8f, 1.0f, 0.5f, m_LightSourcePos, 3.5f);        // ... 其他光晕绘制函数 ...    }    glDisable(GL_BLEND);    glEnable(GL_DEPTH_TEST);    glDisable(GL_TEXTURE_2D);}

纹理贴图的使用

为了实现光晕效果，我们需要以下四种纹理贴图：

Halo形光晕：用于模拟光线的圆形扩散效果。

Glow形光晕：用于模拟光线的流动效果。

BigGlow形光晕：用于模拟光线的扩散效果。

Streaks形光晕：用于模拟光线的折射效果。

以下是绘制Halo形光晕的关键代码片段：

void glCamera::RenderHalo(GLfloat r, GLfloat g, GLfloat b, GLfloat a, glPoint p, GLfloat scale) {    glPoint q[4];    q[0].x = (p.x - scale);    q[0].y = (p.y - scale);    q[1].x = (p.x - scale);    q[1].y = (p.y + scale);    q[2].x = (p.x + scale);    q[2].y = (p.y - scale);    q[3].x = (p.x + scale);    q[3].y = (p.y + scale);    glPushMatrix();    glTranslatef(p.x, p.y, p.z);    glRotatef(-m_HeadingDegrees, 0.0f, 1.0f, 0.0f);    glRotatef(-m_PitchDegrees, 1.0f, 0.0f, 0.0f);    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_HaloTexture);    glColor4f(r, g, b, a);    glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);    glTexCoord2f(0.0f, 0.0f);    glVertex2f(q[0].x, q[0].y);    glTexCoord2f(0.0f, 1.0f);    glVertex2f(q[1].x, q[1].y);    glTexCoord2f(1.0f, 0.0f);    glVertex2f(q[2].x, q[2].y);    glTexCoord2f(1.0f, 1.0f);    glVertex2f(q[3].x, q[3].y);    glEnd();    glPopMatrix();}

整体实现流程

初始化：在程序开始时，初始化光源的位置和方向。

更新视景体：通过计算投影矩阵和模型视图矩阵，更新视景体的平面方程。

光源检测：判断光源是否在视点的可见范围内。

光晕渲染：如果光源可见，绘制光晕效果。通过多个纹理贴图，模拟光线的扩散和折射效果。

渲染完成：绘制完成后，恢复默认的GL状态。

通过以上方法，我们可以在OpenGL程序中实现逼真的3D光晕效果。光晕的实现主要依赖于视图矩阵、投影矩阵和纹理贴图的结合。通过合理设计和优化光晕绘制函数，可以实现多种不同风格的光晕效果，丰富3D场景的视觉效果。

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