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介紹

??在本章中，我們將介紹材料和紋理屬性。這些概念在 CHAI3D 中被廣泛用于描述物體在視覺和觸覺上的外觀。

材料特性

??材料屬性定義表面如何反射光線。他們通過定義顏色值來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，其方式與燈光大致相同。材質(zhì)具有漫射（直射）光、環(huán)境（散射）光和鏡面反射（反射）光的顏色值，但這些值定義了光分量如何從材質(zhì)表面反射。入射光顏色與相應(yīng)的材料顏色相結(jié)合，結(jié)果顏色就是我們?cè)谄聊簧峡吹降念伾?/p>

??這些材料值僅對(duì)光源有意義。例如，如果您的材質(zhì)反射環(huán)境光（即材質(zhì)m_ambient設(shè)置具有顏色值），如果沒有來自光源的環(huán)境光，它仍將顯示為黑色。同樣，漫反射材質(zhì)顏色可能是黃色，但如果漫反射光顏色為綠色，則它將顯示為綠色。

??材質(zhì)的鏡面反射值通常是白色、灰色或黑色，因?yàn)樗鼪]有自己的色調(diào)，而是反射照射在其上的光線的色調(diào)。將此顏色值視為定義將反射的光的百分比。

??還有一個(gè)額外的材質(zhì)設(shè)置，即光澤度，用于定義表面反射的大小。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，我們?cè)谄渲卸x了對(duì)象的環(huán)境、漫反射和鏡面反射分量。

using namespace chai3d;

// setting material properties

object->m_material.m_ambient.set(0.1, 0.1, 0.6);

object->m_material.m_diffuse.set(0.3, 0.3, 0.9);

object->m_material.m_specular.set(1.0, 1.0, 1.0);

??關(guān)于材質(zhì)屬性和照明，需要記住的一些重要事項(xiàng)：

1、啟用照明后，將忽略頂點(diǎn)顏色。OpenGL 根據(jù)光線的顏色和照明程度計(jì)算每個(gè)頂點(diǎn)自己的顏色值。

2、法線對(duì)于校正照明至關(guān)重要。頂點(diǎn)法線告訴 OpenGL 平面的角度。根據(jù)平面相對(duì)于光線和眼睛位置的角度，OpenGL計(jì)算反射光。

3、正常長(zhǎng)度很重要！它們的長(zhǎng)度都應(yīng)該是 1，否則光線會(huì)不均勻地落下。如果您正在構(gòu)建網(wǎng)格并且尚未定義任何頂點(diǎn)法線，只需調(diào)用函數(shù)：

using namespace chai3d;

// compute all surface normals

myObject->computeAllNormals(true);

??自發(fā)光材質(zhì)屬性通常會(huì)覆蓋漫反射、環(huán)境和鏡面反射分量（除非發(fā)光非常微弱）。自發(fā)光不是輻射的，不會(huì)將光線投射到其他物體上。您必須使用其他光源才能執(zhí)行此操作。

??可以通過調(diào)用方法控制對(duì)象的透明度級(jí)別：

object->setTransparencyLevel(0.5);

??在 CHAI3D 材料中，材料屬性由類 cMaterial 定義。該類包含許多圖形和物理常量，這些常量允許程序員定義對(duì)象的觸覺和圖形渲染方式。

using namespace chai3d;

// GRAPHIC PROPERTIES:

cColorf m_ambient;

cColorf m_diffuse;

cColorf m_specular;

cColorf m_emission;

GLuint m_shininess;

// SURFACE STIFFNESS

double m_stiffness;

// DAMPING

// Damping level.

double m_damping;

// VISCOSITY

double m_viscosity;

// FRICTION

double m_staticFriction;

double m_dynamicFriction;

// TEXTURE

double m_textureLevel;

// VIBRATION

double m_vibrationFrequency;

double m_vibrationAmplitude;

// MAGNET

double m_magnetMaxForce;

double m_magnetMaxDistance;

// STICK AND SLIP

double m_stickSlipForceMax;

double m_stickSlipStiffness;

// HAPTIC MODES

bool m_useHapticFriction;

bool m_useHapticTexture;

bool m_useHapticShading;

bool m_hapticFrontSideOfTriangles;

bool m_hapticBackSideOfTriangles;

// SOUND PROPERTIES

cAudioBuffer* m_audioImpactBuffer;

cAudioBuffer* m_audioFrictionBuffer;

double m_audioImpactGain;

double m_audioFrictionGain;

double m_audioFrictionPitchGain;

double m_audioFrictionPitchOffset;

??在進(jìn)一步探索此類的實(shí)現(xiàn)時(shí)，您會(huì)發(fā)現(xiàn)cMaterial只是一個(gè)數(shù)據(jù)持有者，實(shí)際上并不包含太多用于呈現(xiàn)對(duì)象的代碼。其他類（如力模型或觸覺效應(yīng)）會(huì)咨詢存儲(chǔ)在材料屬性中的值，并使用它們來調(diào)制其結(jié)果。

??可以為組成場(chǎng)景的每個(gè)節(jié)點(diǎn)定義材質(zhì)屬性。但是，這并不意味著在渲染通道期間將使用所有材質(zhì)屬性。如果沒有為特定對(duì)象編程觸覺效果，則這些參數(shù)將不起作用。

??在同一容器 （cMaterial） 中定義大多數(shù)圖形和觸覺的目的是便于將屬性從一個(gè)對(duì)象復(fù)制到另一個(gè)對(duì)象。

紋理屬性

??紋理映射是一種計(jì)算機(jī)圖形功能，其中單獨(dú)的圖像（稱為紋理）被拉伸到一塊 3D 幾何體上，并跟隨它進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此圖像也稱為紋理貼圖。這可以是大多數(shù)圖像，但其像素尺寸必須是 2 的冪。（此限制已在某些顯卡上取消，例如最新的ATI或NVIDIA型號(hào)）x 和 y 維度不需要是 2 的相同冪，只需是 2 的冪即可。因此，128x512 圖像可以工作，但 129x511 圖像不起作用。

網(wǎng)格對(duì)象和映射紋理屬性

（a） 罐頭的三維網(wǎng)格物體。該對(duì)象由 8138 個(gè)頂點(diǎn)和 14513 個(gè)三角形組成。定義了灰色材料屬性（環(huán)境、漫反射和鏡面反射）。

（b） 由 256 x 128 紋素組成的紋理貼圖圖像。

（c） 將紋理貼圖投影到 3D 網(wǎng)格對(duì)象上。每個(gè)頂點(diǎn)在空間中都有一個(gè)位置（x，y，z）以及一個(gè)2D紋理坐標(biāo)（s，t）。

（d） 以線框模式渲染的罐頭的 3D 網(wǎng)格。

（e） 說明紋理圖在網(wǎng)格上的投影的組合圖像。

（f） 單個(gè)三角形、其三個(gè)頂點(diǎn)和投影紋理的圖示。

??此外，為了防止混淆，紋理像素不稱為像素。像素是最終屏幕圖像中的一個(gè)點(diǎn)。紋理圖像中的點(diǎn)稱為紋理元素或紋素。同樣，為了避免術(shù)語混淆，紋理的寬度和高度尺寸不稱為 x 和 y。它們被稱為 s 和 t。紋理映射通常不按其實(shí)際分辨率坐標(biāo)編制索引。相反，它由與分辨率無關(guān)的坐標(biāo)系進(jìn)行索引。左側(cè)始終為 s = 0，右側(cè)為 s = 1，底部為 t = 0，頂部為 t = 1。因此，在指定指向紋理的坐標(biāo)時(shí)，無需了解紋理的分辨率。將 s 和 t 視為衡量您進(jìn)入紋理的方式的比例的度量。

??在 CHAI3D 中，紋理屬性由類 cTexture1d、cTexture2d 和 cTexture3d 定義。每個(gè)類都包含許多屬性，這些屬性允許程序員定義紋理映射到對(duì)象的確切方式。

??在下面的示例中，我們演示如何在內(nèi)存中加載紋理并將其應(yīng)用于由兩個(gè)三角形組成的正方形。

// create a mesh

object = new cMesh();

// add object to world

world->addChild(object);

// create 4 vertices

int vertex0 = object->newVertex();

int vertex1 = object->newVertex();

int vertex2 = object->newVertex();

int vertex3 = object->newVertex();

// assign position, surface normal, and texture coordinates to each vertex

object->m_vertices->setLocalPos(vertex0,-0.1,-0.1, 0.0);

object->m_vertices->setNormal(vertex0, 0.0, 0.0, 1.0);

object->m_vertices->setTexCoord(vertex0, 0.0, 0.0);

object->m_vertices->setLocalPos(vertex1, 0.1,-0.1, 0.0);

object->m_vertices->setNormal(vertex1, 0.0, 0.0, 1.0);

object->m_vertices->setTexCoord(vertex1, 1.0, 0.0);

object->m_vertices->setLocalPos(vertex2, 0.1, 0.1, 0.0);

object->m_vertices->setNormal(vertex2, 0.0, 0.0, 1.0);

object->m_vertices->setTexCoord(vertex2, 1.0, 1.0);

object->m_vertices->setLocalPos(vertex3,-0.1, 0.1, 0.0);

object->m_vertices->setNormal(vertex3, 0.0, 0.0, 1.0);

object->m_vertices->setTexCoord(vertex3, 0.0, 1.0);

// create two triangles by assigning their vertex IDs

object->m_triangles->newTriangle(vertex0, vertex1, vertex2);

object->m_triangles->newTriangle(vertex0, vertex2, vertex3);

// create a texture map

object->m_texture = cTexture2d::create();

// load a texture image file

object->m_texture->loadFromFile(RESOURCE_PATH("myTextureFile.jpg"));

// enable texture mapping

object->setUseTexture(true);

// assign a white material color that is modulated with the texture

object->m_material->setWhite();

// assign some haptic properties

object->m_material->setStiffness(500);

object->m_material->setStaticFriction(0.3);

object->m_material->setDynamicFriction(0.2);

object->m_material->setTextureLevel(1.0);

// create a collision detector for this object

object->createAABBCollisionDetector(toolRadius);

示例 14 紋理 - 4 個(gè)正方形，每個(gè)正方形由 4 個(gè)頂點(diǎn)、2 個(gè)三角形和一個(gè)紋理映射組成

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