构建

项目地址：https://github.com/InverseDa/CG_Final

Windows

对于Windows用户，需要安装vcpkg：https://vcpkg.io/en/index.html

配置好vcpkg之后可以直接使用

1

vcpkg install glfw assimp

之后使用cmake构建（推荐用Visual Studio的MSVC）

1

cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=<path\to\vcpkg>\scripts\buildsystems\vcpkg.cmake -B . -G "Visual Studio 17 2022"

构建完毕后打开sln文件即可

硬阴影是最暴力的一种求阴影的方法，比较逆天，但很简单，原理如下：

立方体贴图是指一个立方体的贴图，一共有六个面。这种贴图一般是立方体的展开图：

但是OpenGL不会自动裁剪这个贴图，所以你需要手动裁剪，然后读取。

一般情况下，OpenGL在渲染物体的时候，总是有个“先来后到”的顺序。比如一开始渲染了三角形，后来在三角形的位置上渲染矩形，那么这个矩形就会覆盖三角形。

在三维空间也有类似的情况，比如渲染正方体，如果先渲染前面，然后渲染后面，那么后面就会覆盖前面。一个简单的解决方案就是启用深度测试。

之前，我们渲染了一个3D箱子，并且运用了深度缓冲(Depth Buffer)来防止被阻挡的面渲染到其它面的前面。在这一节中，我们将会更加深入地讨论这些储存在深度缓冲（或z缓冲(z-buffer)）中的深度值(Depth Value)，以及它们是如何确定一个片段是处于其它片段后方的。

深度缓冲就像颜色缓冲(Color Buffer)（储存所有的片段颜色：视觉输出）一样，在每个片段中储存了信息，并且（通常）和颜色缓冲有着一样的宽度和高度。深度缓冲是由窗口系统自动创建的，它会以16、24或32位float的形式储存它的深度值。在大部分的系统中，深度缓冲的精度都是24位的。

当深度测试(Depth Testing)被启用的时候，OpenGL会将一个片段的深度值与深度缓冲的内容进行对比。OpenGL会执行一个深度测试，如果这个测试通过了的话，深度缓冲将会更新为新的深度值。如果深度测试失败了，片段将会被丢弃。

深度缓冲是在片段着色器(fragment shader)运行之后（以及模板测试(Stencil Testing)运行之后。

屏幕空间坐标与通过OpenGL的glViewport所定义的视口密切相关，并且可以直接使用GLSL内建变量gl_FragCoord从片段着色器中直接访问。gl_FragCoord的x和y分量代表了片段的屏幕空间坐标（其中(0, 0)位于左下角）。gl_FragCoord中也包含了一个z分量，它包含了片段真正的深度值。z值就是需要与深度缓冲内容所对比的那个值。

在OpenGL中如果要实现地形生成，那么就需要用高度图来生成地形。

思路其实很简单，假如有如下高度图：

对于mac而言，我们只需要在homebrew里install就好了：

第八节讲了光照和材质，但材质的实现一般要用到贴图。所以我们介绍几种常见的光照贴图。

漫反射贴图

漫反射贴图一般就是材质的原贴图，也就是材质长什么样，漫反射就什么样。

冯氏光照是图形学中普遍使用的光照模型，是基本的光照系统。注意，这里的代码全部都是GLSL！

颜色

在物理中我们通常使用三原色模型表示颜色，其基本思想是任何颜色都可以由红蓝绿三种基色来合成，用向量表示：

一般来说，$R,G,B\in[0,255]$，不过在OpenGL中我们我们的三基色的取值范围为$(0,1)$。

下面介绍颜色吸收定理：

假设在世界坐标系下存在着一个光源，他发射出颜色为$(1.0,1.0,1.0)$的光，由RGB模型易知这种光的颜色是白色（符合我们的日常生活认知）。

那么我们为什么能看到某些物体的颜色？因为物体吸收了部分颜色，反射出来的颜色被我们看到了。因此，假设世界坐标系存在着另外一个物体，这个物体的本该具有的颜色为珊瑚红$(1.0,0.5,0.31)$。现在我们让光照射在这个物体上，问这个物体最终反射的颜色为什么？答案依然是珊瑚红，这是因为：

摄像机方向

摄像机是一种抽象的结构，它表示我们看东西的媒介，类似于眼睛。为了定义摄像机，我们给定摄像机的世界空间位置向量$\boldsymbol{eye}=(x_0,y_0,z_0,1)$，以及我们要观察的片元的世界空间位置向量$\boldsymbol{frag}$。

为了构建摄像机的坐标系，我们需要三个正交的基向量，而其中一个必须表示方向信息。首先可以计算出摄像机的方向向量：

可以计算摄像机的视角方向向量，简称方向向量：