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Lektion 4

Grundlagen
Materialtabelle
Materialien in der Beispielszene

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Grundlagen

Materialien bestehen aus einer ambienten (GL.GL_AMBIENT), einer diffusen (GL.GL_DIFFUSE) und einer spiegelnden (GL.GL_SPECULAR) Farbkomponente. Ausserdem kann mit dem Spiegelungsexponenten (GL.GL_SHININESS) festgelegt werden, wie glänzend das Material ist. Daneben kann die Emissionsfarbe der Oberfläche festgelegt werden (GL.GL_EMISSION). Diese gibt an, in welcher Farbe die Oberfläche Licht abstrahlt.

Um Materialien zu erstellen, sollten, wie bei den Lichtquellen, zuerst die entsprechenden float-Vektoren aufgestellt werden. Die ambiente, die diffuse und die spiegelnd reflektierte Farbe, sowie die Emissionsfarbe werden in RGBA-Werten angegeben. Der Spiegelungsexponent ist eine float-Zahl, wobei zulässige Werte im Bereich zwischen 0 und 128 liegen. Je größer der Spiegelungsexponent, desto schärfer und kleiner wird das Highlight auf der Oberfläche dargestellt.

Wenn sowohl die Vorder- als auch die Rückseite der Polygone beleuchtet werden soll, muss im ersten Schritt das Lichtmodell auf Two-Sided-Lighting umgestellt werden. Dies geschieht mit dem Befehl gl.glLightModel*(GL.GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE,GL.GL_TRUE). Beim Entwerfen des Materials kann der erste Parameter von glMaterial*(..) auf GL.GL_FRONT, GL.GL_BACK oder GL.GL_FRONT_AND_BACK gesetzt werden. Dieser entscheidet, welche Seite der Oberfläche mit dem Material versehen werden soll.

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Materialtabelle

In folgender Tabelle sind einige Materialien mit ihren Ambient-, Diffuse-, Specular- und Shininess-Werten angegeben:

Material	Ambient	Diffuse	Specular	Shininess
Bronze	0.25, 0.14, 0.06, 1.0	0.4, 0.23, 0.10, 1.0	0.77, 0.45, 0.2, 1.0	76.8
Kupfer	0.19, 0.07, 0.02, 1.0	0.7, 0.27, 0.08, 1.0	0.25, 0.13, 0.08, 1.0	12.8
Gold	0.24, 0.19, 0.07, 1.0	0.75, 0.60, 0.22, 1.0	0.62, 0.55, 0.36, 1.0	51.2
Silber	0.23, 0.23, 0.23, 1.0	0.27, 0.27, 0.27, 1.0	0.77, 0.77, 0.77, 1.0	89.6
Obsidian	0.05, 0.05, 0.06, 0.8	0.18, 0.17, 0.22, 0.8	0.33, 0.32, 0.34, 0.8	38.4
Perle	0.25, 0.20, 0.20, 0.9	1.0, 0.82, 0.82, 0.9	0.29, 0.29, 0.29, 0.9	11.3

Um die Erstellung eines Materials zu demonstrieren, wird in folgendem Codebeispiel das Material "Gold" erzeugt:

float mat_ambient[] = {0.24f, 0.19f, 0.07f, 1.0f};
float mat_diffuse[] = {0.75f, 0.60f, 0.22f, 1.0f};
float mat_specular[] = {0.62f, 0.55f, 0.36f, 1.0f};
float mat_shininess = 51.2f;

gl.glMaterialfv(GL.GL_FRONT, GL.GL_AMBIENT, mat_ambient);
gl.glMaterialfv(GL.GL_FRONT, GL.GL_DIFFUSE, mat_diffuse);
gl.glMaterialfv(GL.GL_FRONT, GL.GL_SPECULAR, mat_specular);
gl.glMaterialf(GL.GL_FRONT, GL.GL_SHININESS, mat_shininess);

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Materialien in der Beispielszene

Im Spiel wollen wir vier Materialien verwirklichen, da es bekanntlich vier verschiedene Parteien beim "Mensch ärgere dich nicht" gibt. Als Basis haben wir dabei ein Material für schwarzes Plastik genommen und die ambient- bzw. diffuse Werte den Bedürfnissen angepasst. Um die Materialien auswählen zu können, übergeben wir der Methode ein Integervariable und prüfen dann mittels if-Abfrage, welches Material gewünscht ist:

private void setMaterial(GL gl, int i)
{
    //rot
    if(i == 0)
    {
        float mat_ambient[] = {0.2f, 0f, 0f, 1.0f};
        float mat_diffuse[] = {0.7f, 0f, 0f, 1.0f};
        float mat_specular[] = {0.50f, 0.50f, 0.50f, 1.0f};
        float mat_shininess = 32f;

        gl.glMaterialfv(GL.GL_FRONT_AND_BACK, GL.GL_AMBIENT, mat_ambient);
        gl.glMaterialfv(GL.GL_FRONT_AND_BACK, GL.GL_DIFFUSE, mat_diffuse);
        gl.glMaterialfv(GL.GL_FRONT_AND_BACK, GL.GL_SPECULAR,         mat_specular);
        gl.glMaterialf(GL.GL_FRONT_AND_BACK, GL.GL_SHININESS,         mat_shininess);
    }

    //gelb
    if(i == 1)
    {
        float mat_ambient[] = {0.2f, 0f, 0f, 1.0f};
        float mat_diffuse[] = {1f, 1f, 0.5f, 1.0f};
        float mat_specular[] = {0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f};
        float mat_shininess = 32f;

    //grün
    if(i == 2)
    {
        float mat_ambient[] = {0.2f, 0f, 0f, 1.0f};
        float mat_diffuse[] = {0.25f, 1f, 0f, 1.0f};
        float mat_specular[] = {0.50f, 0.50f, 0.50f, 1.0f};
        float mat_shininess = 32f;

    //blau
    if(i == 3)
    {
        float mat_ambient[] = {0.1f, 0.1f, 0.1f, 1.0f};
        float mat_diffuse[] = {0f, 0f, .7f, 1.0f};
        float mat_specular[] = {0.50f, 0.50f, 0.50f, 1.0f};
        float mat_shininess = 32f;

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