OpenGLES入门（五）

本章实现了自定义光照，地球自转，以及月球自转和绕地球公转的模型视图变换。

代码中引入了模型文件，sphere.obj，有兴趣的可以去了解OpenGLES的模型导入。

在代码开始之前，先介绍一些概念。

1.基础光照

我们现实中看到的物体，都是眼睛通过接收到的物体表面的反射光形成的。现实生活中的光是非常复杂的，会受到很多因素的影响，这是我们有限的计算能力所无法模拟的。因此OpenGL的光照使用的是简化的模型，对现实的情况进行近似，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个分量组成：环境(Ambient)、漫反射(Diffuse)和镜面(Specular)光照。下面这张图展示了这些光照分量看起来的样子：

环境光照(Ambient Lighting)：即使在黑暗的情况下，世界上通常也仍然有一些光亮（月亮、远处的光），所以物体几乎永远不会是完全黑暗的。为了模拟这个，我们会使用一个环境光照常量，它永远会给物体一些颜色。

漫反射光照(Diffuse Lighting)：模拟光源对物体的方向性影响(Directional Impact)。它是冯氏光照模型中视觉上最显著的分量。物体的某一部分越是正对着光源，它就会越亮。

镜面光照(Specular Lighting)：模拟有光泽物体上面出现的亮点。镜面光照的颜色相比于物体的颜色会更倾向于光的颜色。

OpenGLES给我们提供设置光源的方法，我们可以自定义三种光照的颜色，设定光源的位置，给物体增加光照的效果。其中漫反射光会给我们造成更显著的视觉效果，在OpenGLES中，所有的漫反射光都是通过每个顶点的法向量计算出来的。这里就不给出计算过程了，想了解计算过程的看这里。

2.矩阵堆栈（GLKMatrixStack）

在之前的代码中，我们已经对图形进行过各种变化。在OpenGLES中，对图形的变换，本质上就是对各个顶点坐标进行矩阵变换，因为顶点坐标也可以看作是一个单列的x，y，z三维向量矩阵。(但是在OpenGL中，通常会使用一个四维向量来计算，w向量，第四个w向量值通常都是是1，因为在3D空间中缩放w分量是无意义的)

为了方便使用矩阵运算，OpenGL提供了GLKMatrixStack来保存4X4矩阵。

1.GLKMatrixStackCreate：创建矩阵堆栈

2.GLKMatrixStackLoadMatrix4：用一个新矩阵替换顶部矩阵，可以用来添加第一个矩阵

3.GLKMatrixStackPush：复制顶部矩阵并添加到堆栈顶部

4.GLKMatrixStackScale：添加缩放矩阵，与顶部矩阵进行运算，得到新的顶部矩阵

5.GLKMatrixStackTranslate：添加位移矩阵，与顶部矩阵进行运算，得到新的顶部矩阵

6.GLKMatrixStackRotate：添加旋转矩阵，与顶部矩阵进行运算，得到新的顶部矩阵

7.GLKMatrixStackGetMatrix4：获取顶部矩阵，一般是将运算后得到的最终矩阵，设置给模型视图变换矩阵，对视图进行变换 

8.GLKMatrixStackPop：对顶部矩阵进行出栈，这样可以得到我们最开始添加的矩阵，设置给模型视图，用来进行下一次变换操作。

3.熟悉了上面的基本概念之后，结合代码来理解

3.1 sphere.h文件存放了顶点、法线、纹理坐标，用来绘制图形，纹理样通过地球、月球2张图片导入。

3.2 这里设置投影方式为透视投影（GLKMatrix4MakeFrustum），符合我们平时看到实际物体样子

也可以将投影方式设置为正交投影，看看不同投影方式显示效果的区别

3.3 设置光源

这里只设置了一个光源，也可以设置多个光源，参照上面的代码。

3.4 绘制地球和月球

这里主要是矩阵对顶点坐标进行矩阵运算，使用的就是OpenGL提供的矩阵堆栈，我们只需要将变换矩阵传递给GLMatrixStack，交给GPU帮我们计算，这里是对地球的顶点坐标进行变换，月球也是相同的步骤，不过需要注意的是，将地球顶点坐标变换完毕以后，需要将模型视图矩阵设置为初始矩阵，然后再进行月球的矩阵顶点运算。

主要的代码就是这些，本章使用了AGLKVertexAttribArrayBuffer类，这个类封装了在图形绘制时的固定步骤，不用每次都去写相同的代码。具体的demo代码在这里