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OpenGLRenderer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」でクラス名「COpenGLRendererLight」のクラスを作成します。

テンプレート：C++ クラス
で追加ボタンを押します。

クラス名：COpenGLRendererLight
基本クラス：COpenGLRendererTrack
で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。

ピックOpenGLレンダラクラスの親クラスの変更

OpenGLRendererPick.hの
#include "openglrenderertrack.h"
を
#include "openglrendererlight.h"
に書き換えます。

COpenGLRendererPickクラスの親クラス指定の
public COpenGLRendererTrack
を
public COpenGLRendererLight
に書き換えます。

#pragma once //#include "openglrenderertrack.h" #include "openglrendererlight.h" // 名前列の大きさ #define NAMEARRAYSIZE (10) // Render Mode enum ERENDERMODE { RM_UNDEFINE = 0, RM_RENDER, /* 通常描画 */ RM_PICK, /* ピック描画（メモリ上描画） */ RM_SELECT, /* 何が選択されたかを決定する処理（描画処理ではない） */ }; class COpenGLRendererPick : //public COpenGLRendererTrack public COpenGLRendererLight { （・・・省略・・・）

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

OpenGLRendererLight.hに
以下のような光源設定データ構造を作成します。

#pragma once #include "openglrenderertrack.h" struct LIGHTSETTING { LIGHTSETTING() : m_bLightEnabled(false), 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; }; class COpenGLRendererLight : public COpenGLRendererTrack { public: COpenGLRendererLight(void); ~COpenGLRendererLight(void); };

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

OpenGLRendererLight.h のライトOpenGLレンダラクラス定義にメンバ変数、メンバ関数の宣言を追加します。

class COpenGLRendererLight : public COpenGLRendererTrack { public: COpenGLRendererLight(void); ~COpenGLRendererLight(void); // メンバ変数 private: LIGHTSETTING m_aLightSetting[4]; // メンバ関数 private: bool SetupLight(); bool SetupViewingTransform(); };

ビルドし、エラーが4件（「外部シンボルが未解決」3件、「外部参照が未解決」１件）あり、警告がないことを確認します。

メンバ変数の初期化

OpenGLRendererLight.cpp のライトOpenGLレンダラ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。

COpenGLRendererLight::COpenGLRendererLight(void) { 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; }

ビルドし、エラーが4件（「外部シンボルが未解決」3件、「外部参照が未解決」１件）あり、警告がないことを確認します。

メンバ関数の定義の追加

OpenGLRendererLight.cpp の末尾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 COpenGLRendererLight::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 COpenGLRendererLight::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; }

OpenGLRendererTrack.h のトラックOpenGLレンダラクラスのメンバ変数
m_f3RenderingCenter
m_objectXform
をprotected変数とします。

class COpenGLRendererTrack : public COpenGLRendererBase { public: COpenGLRendererTrack(void); ~COpenGLRendererTrack(void); // メンバ変数 private: POINT 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]; （・・・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
CModelViewerRenderer::RenderObjects関数
の実装を変更します。
（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、ModelViewerRenderer.cpp のRenderObjects関数を以下のようにします。

void CModelViewerRenderer::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( !"CModelViewerRenderer::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( !"CModelViewerRenderer::RenderObjects" ); return; } } return; default: assert( !"CModelViewerRenderer::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 (ModelViewerOpenGLWinAPI2008_10_exe.lzh)

ソースファイルダウンロード (ModelViewerOpenGLWinAPI2008_10_src.lzh)