PyOpenGL 5

ライトとマテリアル

ライトとマテリアルの設定をしてみましょう。

#!/usr/bin/python

from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *
from OpenGL.GLUT import *


vertex = [
    [ 0.0, 0.0, 0.0 ],
    [ 1.0, 0.0, 0.0 ],
    [ 1.0, 1.0, 0.0 ],
    [ 0.0, 1.0, 0.0 ],
    [ 0.0, 0.0, 1.0 ],
    [ 1.0, 0.0, 1.0 ],
    [ 1.0, 1.0, 1.0 ],
    [ 0.0, 1.0, 1.0 ]]

face = [
    [ 0, 1, 2, 3 ],
    [ 1, 5, 6, 2 ],
    [ 5, 4, 7, 6 ],
    [ 4, 0, 3, 7 ],
    [ 4, 5, 1, 0 ],
    [ 3, 2, 6, 7 ]]

normal = [
    [ 0.0, 0.0,-1.0 ],
    [ 1.0, 0.0, 0.0 ],
    [ 0.0, 0.0, 1.0 ],
    [-1.0, 0.0, 0.0 ],
    [ 0.0,-1.0, 0.0 ],
    [ 0.0, 1.0, 0.0 ]]

light0p = [ 0.0, 3.0, 5.0, 1.0 ]
light1p = [ 5.0, 3.0, 0.0, 1.0 ]
redColor = [ 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 ]
greenColor = [ 0.0, 1.0, 0.0, 1.0 ]

angleX = 0.0
angleY = 0.0


def resize(w, h):
    glViewport(0, 0, w, h)
    glMatrixMode(GL_PROJECTION)
    glLoadIdentity()
    gluPerspective(30.0, w/h, 1.0, 100.0)
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW)


def draw():
    global angleX, angleY

    glClearColor(0.0, 0.0, 1.0, 0.0)
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)

    glLoadIdentity()
    gluLookAt(3.0, 4.0, 5.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0)

    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light0p)
    glLightfv(GL_LIGHT1, GL_POSITION, light1p)

    glRotated(angleX, 1.0, 0.0, 0.0)
    glRotated(angleY, 0.0, 1.0, 0.0)

    glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, greenColor)

    glBegin(GL_QUADS)
    for j in range(0, 6):
        glNormal3dv(normal[j])
        for i in range(0, 4):
            glVertex(vertex[face[j][i]])
    glEnd()

    glFlush()
    glutSwapBuffers()


def keyboard(key, x, y):
    global angleX, angleY
    if key=='q':
        sys.exit()
    elif key=='h':
        angleY += 1.0
        glutPostRedisplay()
    elif key=='j':
        angleX += 1.0
        glutPostRedisplay()

glutInit(sys.argv)
glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE | GLUT_DEPTH)
glutInitWindowSize(320, 320)
glutCreateWindow("PyOpenGL 12")

glutDisplayFunc(draw)
glutReshapeFunc(resize)
glutKeyboardFunc(keyboard)

glClearColor(0.0, 0.0, 1.0, 0.0)
glEnable(GL_DEPTH_TEST)
glEnable(GL_CULL_FACE)
glCullFace(GL_FRONT)

glEnable(GL_LIGHTING)
glEnable(GL_LIGHT0)
glEnable(GL_LIGHT1)
glLightfv(GL_LIGHT1, GL_DIFFUSE, redColor)
glLightfv(GL_LIGHT1, GL_SPECULAR, redColor)


glutMainLoop()

スクリプト解説

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light0p)
ライトのパラメータの設定です。
0番目のライトの位置に light0p を指定します。
glLightfv() の引数は以下の様になります。
1番目の引数
設定するライトの番号 (GL_LIGHT0 〜 GL_LIGHTn)
2番目の引数
設定するパラメータの種類
GL_POSITION
ライトの位置
GL_DIFFUSE
ライトの拡散反射光色
GL_SPECULAR
ライトの鏡面光色
3番目の引数
2番目に指定した、パラメータの種類に設定する値
2番目の引数が、GL_POSITION であれば、 4つの要素を持つ配列になり、ライトの位置を指定します。
[ x, y, z, 1 ]
(x, y, z) の位置にある点ライト
[ x, y, z, 0 ]
(x, y, z) 方向の平行ライト
あるいは GL_DIFFUSE のときは、 4つの要素を持つ配列になり、拡散反射光色を指定します。
[ r, g, b, 1 ]
(r, g, b) の拡散反射光色
glLightfv() によるライトの位置 (GL_POSITION) の設定は、 視点の位置を設定(gluLookAt)した後に行う必要があります。
glLightfv(GL_LIGHT1, GL_POSITION, light1p)
1番目のライトの位置に light1p を指定します。
glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, greenColor)
マテリアルの設定です。
1番目の引数
GL_FRONT
表に設定
GL_BACK
裏に設定
GL_FRONT_AND_BACK
表・裏に設定
2番目の引数
GL_AMBIENT
環境光反射係数
GL_DIFFUSE
拡散反射係数
GL_SPECULAR
鏡面反射係数
GL_EMISSION
発光係数
GL_SHININESS
ハイライト
GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE
拡散反射係数と鏡面反射係数
GL_COLOR_INDEXES
インデックスカラーモード (GLUT_INDEX)のときのみ
3番目の引数
2番目の引数に対するパラメータ値です。
2番目の引数が、GL_SHININESS, GL_COLOR_INDEXES であれば1つ、それ以外は4つの要素([r, g, b, 1])を持つ配列です。
glNormal3dv(normal[j])
頂点に設定する法線ベクトルです。
glEnable(GL_LIGHTING)
陰影付けを有効にするために実行します。
無効にするには glDisable(GL_LIGHTING) を実行します。
陰影付けが有効になっていると、 glColor3d() などは無視されます。
glEnable(GL_LIGHT0)
0番目のライト (GL_LIGHT0) を有効にします。
このライトは必ず用意されています。
無効にして、ライトがあたらないようにするにはglDisable(GL_LIGHT0) を実行します。
glEnable(GL_LIGHT1)
1番目のライト (GL_LIGHT0) を有効にします。
glLightfv(GL_LIGHT1, GL_DIFFUSE, redColor)
1番目のライトの拡散反射光色に redColor を指定します。
glLightfv(GL_LIGHT1, GL_SPECULAR, redColor)
1番目のライトの鏡面光色に redColor を指定します。

ライトの移動

ライトの設定をどこで行なうかによって、移動の仕方が変化します。

  1. glLoadIdentity()
  2. gluLookAt()
  3. glTranslated(), glRotated()
  4. glBegin(), glEnd()
1. 2. 間
ライトは視点と一緒に移動
2. 3. 間
ライトの位置は、視点や図形の位置によらず固定
3. 4. 間
ライトの位置は図形と一緒に移動

練習問題

  1. 前回の練習問題を参考にして、Maya の Obj ファイルを読み込んで陰影表示ができるようにしてみましょう。
    ライトは、2つ以上設定してください。
    また、4キーでワイヤーフレーム表示、5キーで陰影表示を切り換えることができるようにしてください。
    読み込むファイル名は、コマンドラインで指定します。
    # python objdisplay3.py sphere.obj
    5 キーを押したとき

    4 キーを押したとき

    上図のObjデータ

参考


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