前言
声明，此 NeHe OpenGL教程系列文章由51博客yarin翻译（2010-08-19），本博客为转载并稍加整理与修改。对NeHe的OpenGL管线教程的编写，以及yarn的翻译整理表示感谢。
NeHe OpenGL第二十六课：反射
剪裁平面，蒙板缓存和反射:
在这一课中你将学会如何创建镜面显示效果，它使用剪裁平面，蒙板缓存等OpenGL中一些高级的技巧。
欢迎来到另一个激动人心的课程，这课的代码是Banu Cosmin所写，当然教程还是我自己写的。在这课里，我将教你创建真正的反射，基于物理的。
由于它将用到蒙板缓存，所以需要耗费一些资源。当然随着显卡和CPU的发展，这些都不是问题了，好了让我们开始吧！
下面我们设置光源的参数
static GLfloat LightAmb[] = {0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f}; // 环境光
static GLfloat LightDif[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f}; // 漫射光
static GLfloat LightPos[] = {4.0f, 4.0f, 6.0f, 1.0f}; // 灯光的位置
下面用二次几何体创建一个球，并设置纹理
GLUquadricObj *q; // 使用二次几何体创建球
GLfloat xrot = 0.0f; // X方向的旋转角度
GLfloat yrot = 0.0f; // Y方向的旋转角的
GLfloat xrotspeed = 0.0f; // X方向的旋转速度
GLfloat yrotspeed = 0.0f; // Y方向的旋转速度
GLfloat zoom = -7.0f; // 移入屏幕7个单位
GLfloat height = 2.0f; // 球离开地板的高度
GLuint texture[3]; // 使用三个纹理
ReSizeGLScene() 和LoadBMP() 没有变化
GLvoid ReSizeGLScene(GLsizei width, GLsizei height)
AUX_RGBImageRec *LoadBMP(char *Filename)
下面的代码载入纹理
int LoadGLTextures() // 载入*.bmp文件，并转化为纹理
{
int Status=FALSE;
AUX_RGBImageRec *TextureImage[3]; // 创建三个图象
memset(TextureImage,0,sizeof(void *)*3);
if ((TextureImage[0]=LoadBMP("Data/EnvWall.bmp")) && // 载入地板图像
(TextureImage[1]=LoadBMP("Data/Ball.bmp")) && // 载入球图像
(TextureImage[2]=LoadBMP("Data/EnvRoll.bmp"))) // 载入强的图像
{
Status=TRUE;
glGenTextures(3, &texture[0]); // 创建纹理
for (int loop=0; loop<3; loop++) // 循环设置三个纹理参数
{
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[loop]);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3, TextureImage[loop]->sizeX,
TextureImage[loop]->sizeY, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE,
TextureImage[loop]->data);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
}
for (loop=0; loop<3; loop++)
{
if (TextureImage[loop])
{
if (TextureImage[loop]->data)
{
free(TextureImage[loop]->data);
}
free(TextureImage[loop]);
}
}
}
return Status; // 成功返回
}
一个新的函数glClearStencil被加入到初始化代码中，它用来设置清空操作后蒙板缓存中的值。其他的操作保持不变。
int InitGL(GLvoid) // 初始化OpenGL
{
if (!LoadGLTextures()) // 载入纹理
{
return FALSE;
}
glShadeModel(GL_SMOOTH);
glClearColor(0.2f, 0.5f, 1.0f, 1.0f);
glClearDepth(1.0f);
glClearStencil(0); // 设置蒙板值
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glDepthFunc(GL_LEQUAL);
glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST);
glEnable(GL_TEXTURE_2D); // 使用2D纹理
下面的代码用来启用光照
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, LightAmb);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, LightDif);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, LightPos);
glEnable(GL_LIGHT0);
glEnable(GL_LIGHTING);
下面的代码使用二次几何体创建一个球体，在前面的教程中都已经详纤，这里不再重复。
q = gluNewQuadric(); // 创建一个二次几何体
gluQuadricNormals(q, GL_SMOOTH); // 使用平滑法线
gluQuadricTexture(q, GL_TRUE); // 使用纹理
glTexGeni(GL_S, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_SPHERE_MAP); // 设置球纹理映射
glTexGeni(GL_T, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_SPHERE_MAP);
return TRUE; // 初始化完成，成功返回
}
下面的代码绘制我们的球
void DrawObject() // 绘制我们的球
{
glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); // 设置为白色
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[1]); // 设置为球的纹理
gluSphere(q, 0.35f, 32, 16); // 绘制球
绘制完一个白色的球后，我们使用环境贴图来绘制另一个球，把这两个球按alpha混合起来。
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[2]); // 设置为环境纹理
glColor4f(1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.4f); // 使用alpha为40%的白色
glEnable(GL_BLEND); // 启用混合
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE); // 把原颜色的40%与目标颜色混合
glEnable(GL_TEXTURE_GEN_S); // 使用球映射
glEnable(GL_TEXTURE_GEN_T);
gluSphere(q, 0.35f, 32, 16); // 绘制球体，并混合
glDisable(GL_TEXTURE_GEN_S); // 让OpenGL回到默认的属性
glDisable(GL_TEXTURE_GEN_T);
glDisable(GL_BLEND);
}
绘制地板
void DrawFloor()
{
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[0]); // 选择地板纹理，地板由一个长方形组成
glBegin(GL_QUADS);
glNormal3f(0.0, 1.0, 0.0);
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); // 左下
glVertex3f(-2.0, 0.0, 2.0);
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); // 左上
glVertex3f(-2.0, 0.0,-2.0);
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); // 右上
glVertex3f( 2.0, 0.0,-2.0);
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); // 右下
glVertex3f( 2.0, 0.0, 2.0);
glEnd();
}
现在到了我们绘制函数的地方，我们将把所有的模型结合起来创建一个反射的场景。
向往常一样先把各个缓存清空，接着定义我们的剪切平面，它用来剪切我们的图像。这个平面的方程为equ[]={0,-1,0,0},向你所看到的它的法线是指向-y轴的，这告诉我们你只能看到y轴坐标小于0的像素，如果你启用剪切功能的话。
关于剪切平面，我们在后面会做更多的讨论。继续吧：）
int DrawGLScene(GLvoid)
{
// 清除缓存
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
// 设置剪切平面
double eqr[] = {0.0f,-1.0f, 0.0f, 0.0f};
下面我们把地面向下平移0.6个单位，因为我们的眼睛在y=0的平面，如果不平移的话，那么看上去平面就会变为一条线，为了看起来更真实，我们平移了它。
glLoadIdentity();
glTranslatef(0.0f, -0.6f, zoom); // 平移和缩放地面
下面我们设置了颜色掩码，在默认情况下所有的颜色都可以写入，即在函数glColorMask中，所有的参数都被设为GL_TRUE，如果设为零表示这部分颜色不可写入。现在我们不希望在屏幕上绘制任何东西，所以把参数设为0。
glColorMask(0,0,0,0);
下面来设置蒙板缓存和蒙板测试。
首先我们启用蒙板测试，这样就可以修改蒙板缓存中的值。
下面我们来解释蒙板测试函数的含义：
当你使用glEnable(GL_STENCIL_TEST)启用蒙板测试之后，蒙板函数用于确定一个颜色片段是应该丢弃还是保留（被绘制）。蒙板缓存区中的值与参考值ref进行比较，比较标准是func所指定的比较函数。参考值和蒙板缓存区的值都可以与掩码进行为AND操作。蒙板测试的结果还导致蒙板缓存区根据glStencilOp函数所指定的行为进行修改。
func的参数值如下：
| 常量 | 含义 |
| GL_NEVER | 从不通过蒙板测试 |
| GL_ALWAYS | 总是通过蒙板测试 |
| GL_LESS | 只有参考值<(蒙板缓存区的值&mask)时才通过 |
| GL_LEQUAL | 只有参考值<=(蒙板缓存区的值&mask)时才通过 |
| GL_EQUAL | 只有参考值=(蒙板缓存区的值&mask)时才通过 |
| GL_GEQUAL | 只有参考值>=(蒙板缓存区的值&mask)时才通过 |
| GL_GREATER | 只有参考值>(蒙板缓存区的值&mask)时才通过 |
| GL_NOTEQUAL | 只有参考值!=(蒙板缓存区的值&mask)时才通过 |
接下来我们解释glStencilOp函数，它用来根据比较结果修改蒙板缓存区中的值，它的函数原形为：
void glStencilOp(GLenum sfail, GLenum zfail, GLenum zpass)，各个参数的含义如下：
sfail
当蒙板测试失败时所执行的操作
zfail
当蒙板测试通过，深度测试失败时所执行的操作
zpass
当蒙板测试通过，深度测试通过时所执行的操作
具体的操作包括以下几种
| 常量 | 描述 |
| GL_KEEP | 保持当前的蒙板缓存区值 |
| GL_ZERO | 把当前的蒙板缓存区值设为0 |
| GL_REPLACE | 用glStencilFunc函数所指定的参考值替换蒙板参数值 |
| GL_INCR | 增加当前的蒙板缓存区值，但限制在允许的范围内 |
| GL_DECR | 减少当前的蒙板缓存区值，但限制在允许的范围内 |
| GL_INVERT | 将当前的蒙板缓存区值进行逐位的翻转 |
当完成了以上操作后我们绘制一个地面，当然现在你什么也看不到，它只是把覆盖地面的蒙板缓存区中的相应位置设为1。
glEnable(GL_STENCIL_TEST); // 启用蒙板缓存
glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 1); // 设置蒙板测试总是通过，参考值设为1，掩码值也设为1
glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_REPLACE); // 设置当深度测试不通过时，保留蒙板中的值不变。如果通过则使用参考值替换蒙板值
glDisable(GL_DEPTH_TEST); // 禁用深度测试
DrawFloor(); // 绘制地面
我们现在已经在蒙板缓存区中建立了地面的蒙板了，这是绘制影子的关键，如果想知道为什么，接着向后看吧:)
下面我们启用深度测试和绘制颜色，并相应设置蒙板测试和函数的值，这种设置可以使我们在屏幕上绘制而不改变蒙板缓存区的值。
glEnable(GL_DEPTH_TEST); //启用深度测试
glColorMask(1,1,1,1); // 可以绘制颜色
glStencilFunc(GL_EQUAL, 1, 1); //下面的设置指定当我们绘制时，不改变蒙板缓存区的值
glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_KEEP);
下面的代码设置并启用剪切平面，使得只能在地面的下方绘制
glEnable(GL_CLIP_PLANE0); // 使用剪切平面
glClipPlane(GL_CLIP_PLANE0, eqr); // 设置剪切平面为地面，并设置它的法线为向下
glPushMatrix(); // 保存当前的矩阵
glScalef(1.0f, -1.0f, 1.0f); // 沿Y轴反转
由于上面已经启用了蒙板缓存，则你只能在蒙板中值为1的地方绘制，反射的实质就是在反射屏幕的对应位置在绘制一个物体，并把它放置在反射平面中。下面的代码完成这个功能
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, LightPos); // 设置灯光0
glTranslatef(0.0f, height, 0.0f);
glRotatef(xrot, 1.0f, 0.0f, 0.0f);
glRotatef(yrot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
DrawObject(); // 绘制反射的球
glPopMatrix(); // 弹出保存的矩阵
glDisable(GL_CLIP_PLANE0); // 禁用剪切平面
glDisable(GL_STENCIL_TEST); // 关闭蒙板
下面的代码绘制地面，并把地面颜色和反射的球颜色混合，使其看起来像反射的效果。
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, LightPos);
glEnable(GL_BLEND); // 启用混合
glDisable(GL_LIGHTING); // 关闭光照
glColor4f(1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.8f); // 设置颜色为白色
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA); // 设置混合系数
DrawFloor(); // 绘制地面
下面的代码在距地面高为height的地方绘制一个真正的球
glEnable(GL_LIGHTING); // 使用光照
glDisable(GL_BLEND); // 禁用混合
glTranslatef(0.0f, height, 0.0f); // 移动高位height的位置
glRotatef(xrot, 1.0f, 0.0f, 0.0f); // 设置球旋转的角度
glRotatef(yrot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
DrawObject(); // 绘制球
下面的代码用来处理键盘控制等常规操作
xrot += xrotspeed; // 更新X轴旋转速度
yrot += yrotspeed; // 更新Y轴旋转速度
glFlush(); // 强制OpenGL执行所有命令
return TRUE; // 成功返回
}
下面的代码处理键盘控制，上下左右控制球的旋转。PageUp/Pagedown控制球的上下。A，Z控制球离你的远近。
void ProcessKeyboard()
{
if (keys[VK_RIGHT]) yrotspeed += 0.08f;
if (keys[VK_LEFT]) yrotspeed -= 0.08f;
if (keys[VK_DOWN]) xrotspeed += 0.08f;
if (keys[VK_UP]) xrotspeed -= 0.08f;
if (keys['A']) zoom +=0.05f;
if (keys['Z']) zoom -=0.05f;
if (keys[VK_PRIOR]) height +=0.03f;
if (keys[VK_NEXT]) height -=0.03f;
}
KillGLWindow() 函数没有任何改变
GLvoid KillGLWindow(GLvoid)
CreateGLWindow()函数基本没有改变，只是添加了以行启用蒙板缓存
static PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd=
{
sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),
1,
PFD_DRAW_TO_WINDOW |
PFD_SUPPORT_OPENGL |
PFD_DOUBLEBUFFER,
PFD_TYPE_RGBA,
bits,
0, 0, 0, 0, 0, 0,
0,
0,
0,
0, 0, 0, 0,
16,
下面就是在这个函数中唯一改变的地方，记得把0变为1，它启用蒙板缓存。
1, // 使用蒙板缓存
0,
PFD_MAIN_PLANE,
0,
0, 0, 0
};
WinMain()函数基本没有变化，只是加上以行键盘控制的处理函数
ProcessKeyboard(); // 处理按键相应
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