10．光源の効果の利用

光源の効果を利用すると、描画されるモデルの面に陰影ができ、より立体感がでます。
09．で作成したモデルビューワに光源の効果を付加します。

プロジェクトを開く

09．で作成したモデルビューワプロジェクトを開きます。

ライトOpenGLViewクラスを新規作成する

「メニュー／プロジェクト／クラスの追加」を選択します。

カテゴリ：MFC
テンプレート：MFC クラス


クラス名：COpenGLLightView
基本クラス：CView

「完了」ボタンを押します。

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

ライトOpenGLViewクラスの親クラスの変更

OpenGLLightView.h に
#include "OpenGLTrackView.h"
を追加します。

#pragma once #include "OpenGLTrackView.h" // COpenGLLightView ビュー class COpenGLLightView : public CView { （・・・以下略・・・）

OpenGLLightView.cpp および OpenGLLightView.h の
CView を COpenGLTrackView に置換します。（「大文字と小文字を区別する」「単語単位」にチェックを入れます。）

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

ライトOpenGLViewクラスのOnDraw関数の削除

ベースOpenGLビュークラスのOnDraw関数が呼ばれるように、ライトOpenGLビュークラスのOnDraw関数を削除します。
プロパティウィンドウで、オーバーライドモードで、OnDrawを探し、「<削除> OnDraw」を実行します。

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

ピックOpenGLビュークラスの親クラスの変更

OpenGLPickView.h の
#include "OpenGLTrackView.h"
を
#include "OpenGLLightView.h"
に書き換えます。

// OpenGLPickView.h : COpenGLPickView クラスのインターフェイス // #pragma once //#include "OpenGLTrackView.h" #include "OpenGLLightView.h" // 名前列の大きさ （・・・以下略・・・）

OpenGLPickView.cpp および OpenGLPickView.h の
COpenGLTrackView を COpenGLLightView に置換します。（「大文字と小文字を区別する」「単語単位」にチェックを入れます。）

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

光源設定データ構造の作成

OpenGLLightView.h に
以下のような光源設定データ構造を追加します。

#pragma once #include "OpenGLTrackView.h" struct LIGHTSETTING { LIGHTSETTING() : m_bLightEnabled(0), m_fLightSpotExponent(0), // 値の許容範囲[0, 128] m_fLightSpotCutoff(180.0f), // 値の許容範囲[0, 90] or 180 m_fLightConstantAttenuation(1.0f), m_fLightLinearAttenuation(0), m_fLightQuadraticAttenuation(0) { m_f4LightPosition[0] = 0.0f; m_f4LightPosition[1] = 0.0f; m_f4LightPosition[2] = 1.0f; m_f4LightPosition[3] = 0.0f; m_f4LightAmbient[0] = 0.0f; m_f4LightAmbient[1] = 0.0f; m_f4LightAmbient[2] = 0.0f; m_f4LightAmbient[3] = 1.0f; m_f4LightDiffuse[0] = 0.0f; m_f4LightDiffuse[1] = 0.0f; m_f4LightDiffuse[2] = 0.0f; m_f4LightDiffuse[3] = 1.0f; m_f4LightSpecular[0] = 0.0f; m_f4LightSpecular[1] = 0.0f; m_f4LightSpecular[2] = 0.0f; m_f4LightSpecular[3] = 1.0f; m_f3LightSpotDirection[0] = 0.0f; m_f3LightSpotDirection[1] = 0.0f; m_f3LightSpotDirection[2] = -1.0f; } bool m_bLightEnabled; GLfloat m_f4LightPosition[4]; GLfloat m_f4LightAmbient[4]; GLfloat m_f4LightDiffuse[4]; GLfloat m_f4LightSpecular[4]; GLfloat m_f3LightSpotDirection[3]; GLfloat m_fLightSpotExponent; // 値の許容範囲[0, 128] GLfloat m_fLightSpotCutoff; // 値の許容範囲[0, 90] or 180 GLfloat m_fLightConstantAttenuation; GLfloat m_fLightLinearAttenuation; GLfloat m_fLightQuadraticAttenuation; }; // COpenGLLightView ビュー class COpenGLLightView : public COpenGLTrackView { （・・・以下略・・・）

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

メンバ変数、メンバ関数の宣言の追加

OpenGLLightView.h のライトOpenGLビュークラス定義の最初にメンバ変数、メンバ関数の宣言を追加します。

class COpenGLLightView : public COpenGLTrackView { // メンバ変数 private: LIGHTSETTING m_aLightSetting[4]; // メンバ関数 private: bool SetupLight(); bool SetupViewingTransform(); DECLARE_DYNCREATE(COpenGLLightView) （・・・省略・・・）

メンバ変数の初期化

OpenGLLightView.cpp のライトOpenGLビュークラスのコンストラクタにメンバ変数の初期化を追加します。

COpenGLLightView::COpenGLLightView() { m_aLightSetting[0].m_bLightEnabled = true; m_aLightSetting[0].m_f4LightDiffuse[0] = 1.0f; m_aLightSetting[0].m_f4LightDiffuse[1] = 1.0f; m_aLightSetting[0].m_f4LightDiffuse[2] = 1.0f; m_aLightSetting[0].m_f4LightSpecular[0] = 0.2f; m_aLightSetting[0].m_f4LightSpecular[1] = 0.2f; m_aLightSetting[0].m_f4LightSpecular[2] = 0.2f; }

メンバ関数の定義の追加

OpenGLLightView.cpp にメンバ関数の定義を追加します。
光源が、「モデル座標系の移動の影響は受けるが、モデル回転変換の影響は受けない」ように、SetupLight関数の呼び出しをモデル座標系の移動と、モデル回転変換の間に配置します。

bool COpenGLLightView::SetupLight() { for( int nIndexLight = 0; nIndexLight < 4; nIndexLight++ ) { if( m_aLightSetting[nIndexLight].m_bLightEnabled ) { ::glEnable( GL_LIGHT0 + nIndexLight ); ::glLightfv( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_POSITION, m_aLightSetting[nIndexLight].m_f4LightPosition ); ::glLightfv( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_AMBIENT, m_aLightSetting[nIndexLight].m_f4LightAmbient ); ::glLightfv( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_DIFFUSE, m_aLightSetting[nIndexLight].m_f4LightDiffuse ); ::glLightfv( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_SPECULAR, m_aLightSetting[nIndexLight].m_f4LightSpecular ); ::glLightfv( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_SPOT_DIRECTION, m_aLightSetting[nIndexLight].m_f3LightSpotDirection ); ::glLightf( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_SPOT_EXPONENT, m_aLightSetting[nIndexLight].m_fLightSpotExponent ); ::glLightf( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_SPOT_CUTOFF, m_aLightSetting[nIndexLight].m_fLightSpotCutoff ); ::glLightf( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_CONSTANT_ATTENUATION, m_aLightSetting[nIndexLight].m_fLightConstantAttenuation ); ::glLightf( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_LINEAR_ATTENUATION, m_aLightSetting[nIndexLight].m_fLightLinearAttenuation ); ::glLightf( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_QUADRATIC_ATTENUATION, m_aLightSetting[nIndexLight].m_fLightQuadraticAttenuation ); } else { ::glDisable( GL_LIGHT0 + nIndexLight ); } } return true; } bool COpenGLLightView::SetupViewingTransform() { ::gluLookAt ( m_f3RenderingCenter[0], m_f3RenderingCenter[1], m_f3RenderingCenter[2] + 500.0, // 視点 m_f3RenderingCenter[0], m_f3RenderingCenter[1], m_f3RenderingCenter[2], // 注視点 0.0, 1.0, 0.0 ); // 上ベクトル SetupLight(); ::glMultMatrixf( (GLfloat*)m_objectXform ); // 表示回転（＝モデル回転） return true; }

OpenGLTrackView.h のトラックOpenGLビュークラスのメンバ変数
m_f3RenderingCenter
m_objectXform
をprotected変数とします。

class COpenGLTrackView : public COpenGLBaseView { // メンバ変数 private: CPoint m_ptLast; GLfloat m_f3LastPos[3]; GLfloat m_fRenderingRate; // 拡大率 protected: ETRACKINGMODE m_eTrackingMode; GLfloat m_f3RenderingCenter[3]; // 描画中心 GLfloat m_objectXform[4][4]; // メンバ関数 （・・・省略・・・）

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

面に対して光源の効果を有効にする

面に対して光源の効果が有効になるように
CModelViewerView::RenderObjects関数
の実装を変更します。
（逆に言うと、面以外の線や点に対しては、光源の効果が有効にならないように実装します。）

面の描画処理の、
glNewList関数呼び出しと、glColor3f関数呼び出しの間に、
::glEnable(GL_LIGHTING);
を追加し
glEndList関数呼び出し直前に、
glDisable( GL_LIGHTING );
を追加します。

面に対して法線ベクトル設定処理の追加

面が光源の効果を正しく受けるためには、面の法線ベクトルを設定する必要があります。

面の描画処理の、::glEnable(GL_LIGHTING);呼び出しと、glColor3f関数呼び出しの間に、
::glEnable( GL_NORMALIZE );
::glLightModeli( GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE, 1 );

を追加し、
面の描画処理の、glVertex関数呼び出しの前に、
面の法線ベクトルを求める処理と、
glNormal関数呼び出し
を追加します。

面の色設定が反映されるようにする

面の描画処理の、glLightModel関数呼び出しと、glColor3f関数呼び出しの間に、
glEnable( GL_COLOR_MATERIAL );
を追加します。

RenderObjectsの編集

• 面に対して光源の効果を有効にする
• 面に対して法線ベクトル設定処理の追加
• 面の色設定が反映されるようにする

を反映させ、ModelViewerView.cpp のRenderObjects関数 の内容を以下のようにします。

void CModelViewerView::RenderObjects( ERENDERMODE eRenderMode, const unsigned int* auiName ) { unsigned int uiIndexTriangle; unsigned int uiIndexPoint; unsigned int ui3; switch( eRenderMode ) { case RM_RENDER: case RM_PICK: ::glPushAttrib( GL_ALL_ATTRIB_BITS ); { if( m_bRenderFace && !(RM_PICK==eRenderMode && !m_bPickFace) ) { // 面 if( RM_RENDER == eRenderMode ) { // 通常描画 if( 0 == m_uiDisplayListIndex_Face ) { m_uiDisplayListIndex_Face = ::glGenLists( 1 ); ::glNewList( m_uiDisplayListIndex_Face, GL_COMPILE ); ::glEnable( GL_LIGHTING ); // 光源の効果を有効にする。 ::glEnable( GL_NORMALIZE ); // OpenGL側で法線ベクトルを単位法線ベクトル化するようにする ::glLightModeli( GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE, 1 ); // 面の表と裏に光があたるようにする ::glEnable( GL_COLOR_MATERIAL ); // 色設定をマテリアル設定として使用するようにする ::glColor3f( 0.5, 0.5, 0 ); glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL ); ::glBegin(GL_TRIANGLES); for( uiIndexTriangle = 0; uiIndexTriangle < m_model.vIndexedTriangle.size(); uiIndexTriangle++ ) { CVertex* pVertex0 = &m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[0] ]; CVertex* pVertex1 = &m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[1] ]; CVertex* pVertex2 = &m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[2] ]; float f3Vector01[3] = { pVertex1->x - pVertex0->x, pVertex1->y - pVertex0->y, pVertex1->z - pVertex0->z, }; float f3Vector12[3] = { pVertex2->x - pVertex1->x, pVertex2->y - pVertex1->y, pVertex2->z - pVertex1->z, }; float f3NormalVector[3] = { f3Vector01[1] * f3Vector12[2] - f3Vector01[2] * f3Vector12[1], f3Vector01[2] * f3Vector12[0] - f3Vector01[0] * f3Vector12[2], f3Vector01[0] * f3Vector12[1] - f3Vector01[1] * f3Vector12[0] }; glNormal3fv( f3NormalVector ); glVertex3fv( (float*)pVertex0 ); glVertex3fv( (float*)pVertex1 ); glVertex3fv( (float*)pVertex2 ); } ::glEnd(); ::glDisable( GL_LIGHTING ); ::glEndList(); } ::glCallList( m_uiDisplayListIndex_Face ); // ピック面 if( GL_FILL == m_auiName_pick[1] ) { uiIndexTriangle = m_auiName_pick[2]; ::glPushAttrib( GL_CURRENT_BIT ); ::glColor3f( 1.0, 1.0, 0.0 ); ::glBegin(GL_TRIANGLES); glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[0] ] ); glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[1] ] ); glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[2] ] ); ::glEnd(); ::glPopAttrib(); } } else { // ピック描画 ::glPushName( GL_FILL ); ::glColor3f( 0.5, 0.5, 0 ); glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL ); for( uiIndexTriangle = 0; uiIndexTriangle < m_model.vIndexedTriangle.size(); uiIndexTriangle++ ) { ::glPushName( uiIndexTriangle ); ::glBegin(GL_TRIANGLES); glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[0] ] ); glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[1] ] ); glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[2] ] ); ::glEnd(); ::glPopName(); // uiIndexTriangle } ::glPopName(); // GL_FILL } } if( m_bRenderLine && !(RM_PICK==eRenderMode && !m_bPickLine) ) { // 線 if( RM_RENDER == eRenderMode ) { // 通常描画 if( 0 == m_uiDisplayListIndex_Line ) { m_uiDisplayListIndex_Line = ::glGenLists( 1 ); ::glNewList( m_uiDisplayListIndex_Line, GL_COMPILE ); ::glLineWidth( 2.0 ); ::glColor3f( 0.0, 0.5, 0.5 ); glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE ); ::glBegin(GL_TRIANGLES); for( uiIndexTriangle = 0; uiIndexTriangle < m_model.vIndexedTriangle.size(); uiIndexTriangle++ ) { glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[0] ] ); glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[1] ] ); glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[2] ] ); } ::glEnd(); ::glEndList(); } ::glCallList( m_uiDisplayListIndex_Line ); // ピック線 if( GL_LINE == m_auiName_pick[1] ) { uiIndexTriangle = m_auiName_pick[2]; ui3 = m_auiName_pick[3]; ::glPushAttrib( GL_CURRENT_BIT | GL_LINE_BIT ); ::glLineWidth( 5.0 ); ::glColor3f( 0.0, 1.0, 1.0 ); ::glBegin(GL_LINES); unsigned int uiIndexVertex0 = m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[ui3]; unsigned int uiIndexVertex1 = m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[(ui3+1)%3]; glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ uiIndexVertex0 ] ); glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ uiIndexVertex1 ] ); ::glEnd(); ::glPopAttrib(); } } else { // ピック描画 ::glPushName( GL_LINE ); ::glLineWidth( 2.0 ); ::glColor3f( 0.0, 0.5, 0.5 ); for( uiIndexTriangle = 0; uiIndexTriangle < m_model.vIndexedTriangle.size(); uiIndexTriangle++ ) { ::glPushName( uiIndexTriangle ); for( ui3 = 0; ui3 < 3; ui3++ ) { ::glPushName( ui3 ); ::glBegin(GL_LINES); unsigned int uiIndexVertex0 = m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[ui3]; unsigned int uiIndexVertex1 = m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[(ui3+1)%3]; glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ uiIndexVertex0 ] ); glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[ uiIndexVertex1 ] ); ::glEnd(); ::glPopName(); // ::glPushName( ui3 ); } ::glPopName(); // iIndexLine } ::glPopName(); // GL_LINE } } if( m_bRenderPoint && !(RM_PICK==eRenderMode && !m_bPickPoint) ) { // 点 if( RM_RENDER == eRenderMode ) { // 通常描画 if( 0 == m_uiDisplayListIndex_Point ) { m_uiDisplayListIndex_Point = ::glGenLists( 1 ); ::glNewList( m_uiDisplayListIndex_Point, GL_COMPILE ); ::glPointSize( 5.0 ); ::glColor3f( 0.5, 0.0, 0.5 ); ::glBegin(GL_POINTS); for( uiIndexPoint = 0; uiIndexPoint < m_model.vVertex.size(); uiIndexPoint++ ) { glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[uiIndexPoint] ); } ::glEnd(); ::glEndList(); } ::glCallList( m_uiDisplayListIndex_Point ); // ピック点 if( GL_POINT == m_auiName_pick[1] ) { uiIndexPoint = m_auiName_pick[2]; ::glPushAttrib( GL_CURRENT_BIT | GL_POINT_BIT ); ::glPointSize( 10.0 ); ::glColor3f( 1.0, 0.0, 1.0 ); ::glBegin(GL_POINTS); glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[uiIndexPoint] ); ::glEnd(); ::glPopAttrib(); } } else { // ピック描画 ::glPushName( GL_POINT ); ::glPointSize( 5.0 ); for( uiIndexPoint = 0; uiIndexPoint < m_model.vVertex.size(); uiIndexPoint++ ) { ::glPushName( uiIndexPoint ); ::glBegin(GL_POINTS); glVertex3fv( (float*)&m_model.vVertex[uiIndexPoint] ); ::glEnd(); ::glPopName(); // uiIndexPoint } ::glPopName(); // GL_POINT } } } ::glPopAttrib(); return; case RM_SELECT: { if( NULL == auiName ) { ASSERT( !"CModelViewerView::RenderObjects" ); return; } for( int iIndexName = 0; iIndexName < NAMEARRAYSIZE; iIndexName++ ) { m_auiName_pick[iIndexName] = auiName[iIndexName]; } switch( auiName[1] ) { // ピックオブジェクトに応じた処理 case GL_POINT: case GL_LINE: case GL_FILL: return; default: ASSERT( !"CModelViewerView::RenderObjects" ); return; } } return; default: ASSERT( !"CModelViewerView::RenderObjects" ); return; } }

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

実行

モデルの面の明るさに差があり、立体感があります。
面の色としてglColorで与えた色が反映されています。

ModelData01.stlファイルの読み込み

ダウンロード

実行形式ファイルダウンロード (ModelViewerOpenGLMFC2005_10_exe.lzh)

ソースファイルダウンロード (ModelViewerOpenGLMFC2005_10_src.lzh)