Android OpenGLEs学习

OpenGL ES(OpenGL for Embedded Systems)实际上就是OpenGL(Open Graphics Library)在移动端的阉割版.
OpenGL是跨编程语言、跨平台的编程接口或者叫图形库。

EGL主要负责初始化OpenGL的运行环境和设备间的交互，简单说就是OpenGL负责绘图EGL负责和设备交互。

矩阵相乘,单元矩阵、转置、投影、拉普拉斯变换、高斯变换

这里的“相机”和现实世界中的相机不是一个东西，但概念的相同的，都是捕获世界的景像呈现到二维平面上。这里的“相机”就是捕获这个三维世界的图像呈现到设备(屏幕)上的。

OpenGL ES 支持绘制的基本几何图形分为三类：点，线段，三角形。也就是说 OpenGL ES 只能绘制这三种基本几何图形。 任何复杂的2D或是3D图形都是通过这三种几何图形构造而成的.
点，线段，三角形都是通过顶点来定义的，也就是顶点数组来定义。 对应平面上的一系列顶点，可以看出一个个孤立的点 (Point)，也可以两个两个连接成线段 (Line Segment) ， 也可以三个三个连成三角形 (Triangle)。这些对一组顶点的不同解释就定义了 Android OpenGL ES 可以绘制的基本几何图形， 下面定义了 OpenGL ES 定义的几种模式：

    public abstract void glDrawArrays(int mode, int first, int count)
        使用 VetexBuffer 来绘制，顶点的顺序由 vertexBuffer 中的顺序指定。
    public abstract void glDrawElements(int mode, int count, int type, Buffer indices)
        可以重新定义顶点的顺序，顶点的顺序由 indices Buffer 指定。

其中 mode 为上述解释顶点的模式。

定义三个顶点坐标，并把它们存放在 FloatBuffer 中:

float[] vertexArray = new float[]{
 -0.8f , -0.4f * 1.732f , 0.0f ,
 0.8f , -0.4f * 1.732f , 0.0f ,
 0.0f , 0.4f * 1.732f , 0.0f ,
 };
ByteBuffer vbb
 = ByteBuffer.allocateDirect(vertexArray.length*4);
vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
FloatBuffer vertex = vbb.asFloatBuffer();
vertex.put(vertexArray);
vertex.position(0);

了顶点的定义，下面就可以通过打开 OpenGL ES 管道(Pipeline)的相应开关将顶点参数传给 OpenGL 库, 打开顶点开关和关闭顶点开关的方法如下:

gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
......
gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);

在打开顶点开关后，将顶点坐标传给 OpenGL 管道的方法为：glVertexPointer:

public void glVertexPointer(int size,int type,int stride,Buffer pointer)

size：每个顶点坐标维数，可以为2，3，4。 type：顶点的数据类型，可以为 GL_BYTE, GL_SHORT, GL_FIXED,或 GL_FLOAT，缺省为浮点类型 GL_FLOAT。 stride：每个相邻顶点之间在数组中的间隔（字节数），缺省为 0，表示顶点存储之间无间隔。 pointer：存储顶点的数组。

顶点除了可以为其定义坐标外，还可以指定颜色，材质，法线（用于光照处理）等: glEnableClientState 和 glDisableClientState 可以控制的 pipeline 开关可以有： GL_COLOR_ARRAY (颜色），GL_NORMAL_ARRAY (法线)，GL_TEXTURE_COORD_ARRAY (材质)， GL_VERTEX_ARRAY(顶点)， GL_POINT_SIZE_ARRAY_OES等。

对应的传入颜色，顶点，材质，法线的方法如下：

glColorPointer(int size,int type,int stride,Buffer pointer)
glVertexPointer(int size, int type, int stride, Buffer pointer)
glTexCoordPointer(int size, int type, int stride, Buffer pointer)
glNormalPointer(int type, int stride, Buffer pointer)

参看代码:DrawPoint

参看代码:DrawLine

参看代码:DrawTriangle

参看代码:DrawSides20

OpenGL ES 图形庫最终的结果是在二维平面上显示 3D 物体:

• 坐标变换，坐标变换通过使用变换矩阵来描述，因此学习 3D 绘图需要了解一些空间几何，矩阵运算的知识。三维坐标通常使用齐次坐标来定义。变换矩阵操作可以分为视角（Viewing），模型（Modeling）和投影（Projection）操作，這些操作可以有选择，平移，缩放，正侧投影，透视投影等。
  
• 由于最終的 3D 模型需要在一个矩形窗口中显示，因此在这个窗口之外的部分需要裁剪掉以提高绘图效率，对应3D 图形，裁剪是将处在剪切面之外的部分扔掉。
  
• 在最终绘制到显示器（2D 屏幕），需要建立起变换后的坐标和屏幕像素之间的对应关系，这通常称为「视窗」坐标变换(Viewport) transformation.
  

1. 拍照时第一步是架起三角架並把相机的镜头指向需要拍摄的场景，对应到 3D 变换为 viewing transformation （平移或是选择 Camera ）
   
2. 然后摄影师可能需要调整被拍場景中某個物体的角度，位置，比如摄影师給架好三角架后給你拍照时，可以要让你调整站立姿势或是位置。對應到 3D 繪製就是 Modeling transformation （調整所繪模型的位置，角度或是縮放比例）。
   
3. 之后摄影师可以需要調整镜头取景（拉近或是拍攝遠景），相机取景框所能拍攝的場景會隨鏡頭的伸縮而變換，對應到 3D 繪图則為 Projection transformation(裁剪投影場景）。
   
4. 按下快門後，对于數碼相机可以直接在屏幕上显示當前拍攝的照片，一般可以充满整個屏幕（相当于将坐标做規範化處理 NDC），此時你可以使用縮放放大功能显示照片的部分。对应到 3D 绘图相当于 viewport transformation （可以對最終的图像縮放显示等）
   

所以在 OpenGL ES 中

• 使用 GL10.GL_MODELVIEW 来同時指定 viewing matrix 和 modeling matrix.
• 使用 GL10.GL_PROJECTION 指定投影变换，OpenGL 支持透視投影和正侧投影（一般用于工程制图）。
• 使用 glViewport 指定 Viewport 变换。

此时再看看下面的代码，就不是很难理解了，后面就逐步介绍各种坐标变换。

```
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
// Sets the current view port to the new size.
gl.glViewport(0, 0, width, height);
// Select the projection matrix
gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
// Reset the projection matrix
gl.glLoadIdentity();
// Calculate the aspect ratio of the window
GLU.gluPerspective(gl, 45.0f, (float) width / (float) height, 0.1f, 100.0f);
// Select the modelview matrix
 gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);
// Reset the modelview matrix
 gl.glLoadIdentity();
}
```

扩展:gluPerspective和gluLookAt

Android OpenGL ES 对于不同坐标系下坐标变换，大都使用矩阵运算的方法来定义和实现的。 OpenGL ES 中使用四个分量(x,y,z,w)来定义空间一个点，使用 4 个分量来描述 3D 坐标称为齐次坐标 ： 所谓齐次坐标就是将一个原本是n维的向量用一个 n+1 维向量来表示。 它提供了用矩阵运算把二维、三维甚至高维空间中的一个点集从一个坐标系变换到另一个坐标系的有效方法。

为了实现 viewing, modeling, projection 坐标变换，需要构造一个4X4 的矩阵 M，对应空间中任意一个顶点 vertex v , 经过坐标变换后的坐标 v’=Mv

• 将当前矩阵设为单位矩阵的指令为 glLoadIdentity()。
• 矩阵相乘的指令 glMultMatrix*() 允许指定任意矩阵和当前矩阵相乘。
• 选择当前矩阵种类glMatrixMode(). OpenGL ES 可以运行指定 GL_PROJECTION，GL_MODELVIEW 等坐标系，后续的矩阵操作将针对选定的坐标。
• 将当前矩阵设置成任意指定矩阵 glLoadMatrix*()
• 在栈中保存当前矩阵和从栈中恢复所存矩阵，可以使用 glPushMatrix() 和 glPopMatrix()
• 特定的矩阵变换平移 glTranslatef(),旋转 glRotatef() 和缩放 glScalef()

方法 public abstract void glTranslatef (float x, float y, float z) 用于坐标平移变换。 可以进行多次平移变换，其结果为多个平移矩阵的累计结果，矩阵的顺序不重要，可以互换。

方法 public abstract void glRotatef(float angle, float x, float y, float z)用来实现选择坐标变换，单位为角度。 (x,y,z)定义旋转的参照矢量方向。 多次旋转的顺序非常重要。 旋转变换 glRotatef(angle, -x, -y, -z) 和 glRotatef(-angle, x, y, z)是等价的，但选择变换的顺序直接影响最终坐标变换的结果。 角度为正时表示逆时针方向。

方法 public abstract void glScalef (float x, float y, float z)用于缩放变换。

在进行平移，旋转，缩放变换时，所有的变换都是针对当前的矩阵（与当前矩阵相乘），如果需要将当前矩阵回复最初的无变换的矩阵，可以使用单位矩阵（无平移，缩放，旋转）:

public abstract void glLoadIdentity()

在栈中保存当前矩阵和从栈中恢复所存矩阵，可以使用:

public abstract void glPushMatrix()

And

public abstract void glPopMatrix()

在进行坐标变换的一个好习惯是在变换前使用 glPushMatrix 保存当前矩阵，完成坐标变换操作后，再调用 glPopMatrix 恢复原先的矩阵设置。

Viewing 和 Modeling 变换关系紧密，对应到相机拍照为放置三角架和调整被拍物体位置及角度，通常将这两个变换使用一个 modelview 变换矩阵来定义。 对于同一个坐标变换，可以使用不同的方法来想象这个变换，比如将相机向某个方向平移一段距离，效果等同于将被拍摄的模型(model)向相反的方向平移同样的距离（相对运动）。 坐标变换的次序会直接影响到最终的变换结果.

所有的 Viewing 和 Modeling 变换操作都可以使用一个4X4 的矩阵来表示，所有后续的 glMultMatrix*() 或其它坐标变换指令 会使用一个新的变换矩阵M于当前 modelview 矩阵 C 相乘得到一个新的变换矩阵 CM。然后所有顶点坐标v 都会和这个新的变换矩阵相乘。 这个过程意味着最后发出的坐标变换指令实际上是第一个应用到顶点上的:CMv 。因此一种来理解坐标变换次序的方法是：使用逆序来指定坐标变换。 如下面代码:

gl.glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
gl.glLoadIdentity();
//apply transformation N
gl.glMultMatrixf(N);
//apply transformation M
gl.glMultMatrixf(M);
//apply transformation L
gl.glMultMatrixf(L);
//draw vertex
...

上面代码, modelview 矩阵依次为I（单位矩阵）,N,NM 最终为 NML ，最终坐标变换的结果为 NMLv ，也就是N(M(Lv)) ， v 首先与 L 相乘，结果 Lv 再和M相乘，所得结果 MLv 再和N相乘。可以看到坐标变换的次序和指令指定的次序正好相反。 而实际代码运行时，坐标无需进行三次变换运算，顶点 v 只需和计算出的最终变换矩阵 NML 相乘一次就可以了。

因此如果你采用世界坐标系（原点和X，Y，Z轴方向固定) 来思考坐标变换，代码中 坐标变换指令的次序和 顶点和矩阵相乘的次序相反。

另外一种想象坐标变换的方法是忘记这种固定的坐标系统，而是使用物体本身的局部坐标系统，这种局部坐标系和物体的相对位置是固定的。 所有的坐标变换操作都是针对物体的局部坐标系。使用这种方法，代码中 矩阵相乘的次序和相对局部坐标系坐标变换的次序是一致的。

使用物体局部坐标系，可以更好的了解理解如机械手和太阳系之类的图形系统。

Android OpenGL ES 的 GLU 包有一个辅助函数 gluLookAt 提供一个更直观的方法来设置modelview 变换矩阵：

void gluLookAt(GL10 gl, float eyeX, float eyeY, float eyeZ,
float centerX, float centerY, float centerZ,
float upX, float upY, float upZ)

eyex,eyey,eyez 指定观测点的空间坐标。

tarx,tary,tarz ，指定被观测物体的参考点的坐标。

upx,upy,upz 指定观测点方向为“上”的向量。

注意: 这些坐标都采用世界坐标系。

前面 ModelView 变换相当于拍照时放置相机和调整被拍物体的位置和角度。投影变换则对应于调整相机镜头远近来取景。

下面代码设置当前 Matrix 模式为 Projection 投影矩阵：

gl.glMatrixMode(GL_PROJECTION);
gl.glLoadIdentity();

投影变换的目的是定义视锥(viewing volume)，视锥一方面定义了物体如何投影到屏幕（如透视投影或是正侧投影）， 另一方面视锥也定义了裁剪场景的区域大小。

OpenGL ES 可以使用两种不同的投影变换：透视投影（Perspective Projection）和正侧投影（Orthographic Projection）。

透视投影的特点是“近大远小”，也就是我们眼睛日常看到的世界。OpenGL ES 定义透视投影的函数为 glFrustum():

public void glFrustumf(float left,float right,float bottom,float top,float near,float far)

视锥由(left,bottom,-near) 和(right,top,-near) 定义了靠近观测点的裁剪面,near 和far定义了观测点和两个创建面直接的近距离和远距离。

在实际写代码时，Android OpenGL ES提供了一个辅助方法gluPerspective()可以更简单的来定义一个透视投影变换:

public static void gluPerspective(GL10 gl, float fovy, float aspect, float zNear, float zFar)

• fovy: 定义视锥的 view angle.
• aspect: 定义视锥的宽高比。
• zNear: 定义裁剪面的近距离。
• zFar: 定义创建面的远距离。

正侧投影，它的视锥为一长方体，特点是物体的大小不随到观测点的距离而变化，投影后可以保持物体之间的距离和夹角。 它主要用在工程制图上。

定义正侧投影（也称作平移投影）的函数为：

public void glOrthof(float left, float right,float bottom,float top,float near,float far)

场景中的图形的顶点经过 modelview 和 projection 坐标变换后，所有处在 Viewing volumn之外的顶点都会被裁剪掉， 透视投影和正侧投影都有6个裁剪面。所有处在裁剪面外部的顶点都需剪裁掉以提高绘图性能。

摄影师调整好相机和被拍摄物体的位置角度（modelview) ，对好焦距（projection)后，就可以按下快门拍照了，拍好的照片 可以在计算机上使用照片浏览器查看照片，放大，缩小，拉伸，并可以将照片显示窗口在屏幕上任意拖放。对应到3D 绘制就是 Viewport 变换，目前的显示器大多还是 2D 的，viewport（显示区域）为一个长方形区域，并且使用 屏幕坐标系来定义：　

OpenGL ES 中使用 glViewport() 来定义显示视窗的大小和位置：

glViewport(int x, int y, int width, int height)

Android 缺省(默认)将 viewport 设置成和显示屏幕大小一致．

如果投影变换的宽度/高度比 (aspect) 和最后的 Viewport 的 width/height 比不一致的话，最后显示的图形就可能需要 拉伸以适应 Viewport,从而可能造成图像变形。比如：现在的电视的显示模式有 4:3 和 16:9 或是其它模式，如果使用 16:9 的模式来显示原始宽高比为 4：3 的视频，图像就有变形。

前面提到的 modelview, projection 变换 同样应用于 Z 轴坐标，但和屏幕坐标系中 x,y 坐标不同的时，在屏幕坐标系下 , Android OpenGL ES 将 z 坐标重新编码，它的值总会在0.0到1.0之间。作为深度 depth 测试的依据。

我们在示例代码的 OpenGLRenderer 的 onSurfaceChanged 使用和屏幕一样大小的区域作为Viewport，你也可以通过 glViewport 将视窗设成屏幕的局部某个区域。

并且可以看到透视投影的 aspect 为 width/height ，因此最后的图形不会有变形：

查看示例代码如下:

public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
 // 将当前视图端口设置为新的大小
 gl.glViewport(0, 0, width, height);
 // 选择投影矩阵
 gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
 // 重置投影矩阵
 gl.glLoadIdentity();
 // 计算窗口的高宽比
 GLU.gluPerspective(gl, 45.0f,
 (float) width / (float) height,
 0.1f, 100.0f);
 // 选择模型视图矩阵
 gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);
 // 重置模型视图矩阵
 gl.glLoadIdentity();
}

参看代码:DrawSolarSystem

OpenGL ES 支持的颜色格式为 RGBA 模式（红，绿，蓝，透明度）。颜色的定义通常使用 Hex 格式0xFF00FF 或十进制格式(255,0,255)， 在 OpenGL 中却是使用0…1之间的浮点数表示。 0为0，1相当于255（0xFF)。

是通知 OpenGL 使用单一的颜色来渲染，OpenGL 将一直使用指定的颜色来渲染直到你指定其它的颜色。

指定颜色的方法为:

public abstract void glColor4f(float red, float green, float blue, float alpha)

缺省的 red,green,blue 为1，代表白色。

当给每个顶点定义一个颜色时，OpenGL自动为不同顶点颜色之间生成中间过渡颜色（渐变色）。 此外后面还可以使用光照(Lighting) 给物体添加颜色。

OpenGL ES 使用也只能使用三角形来定义一个面(Face)，为了获取绘制的高性能，一般情况不会同时绘制面的前面和后面，只绘制面的“前面”。虽然“前面”“后面”的定义可以应人而易， 但一般为所有的“前面”定义统一的顶点顺序(顺时针或是逆时针方向）。 只绘制“前面”的过程称为”Culling”。

下面代码设置逆时针方法为面的“前面”：

    gl.glFrontFace(GL10.GL_CCW);

打开 忽略“后面”设置：

    gl.glEnable(GL10.GL_CULL_FACE);

明确指明“忽略”哪个面的代码如下：

    gl.glCullFace(GL10.GL_BACK);

OpenGL ES 中的 FrameBuffer 指的是存储像素的内存空间。对应一个二维图像，如果屏幕分辨率为1280X1024 ，如果屏幕支持 24 位真彩色 (RGB)，则存储这个屏幕区域的内存至少需要 1024X1280X3 个字节。此外如果需要支持透明度（Alpha），则一个像素需要 4 个字节。

对应 3D 图像来说，上面存储显示颜色的 Buffer 称为 Color Buffer，除 Color Buffer 之外，还需要存储每个像素和 View Point 之间的距离，OpenGL ES 中使用 Depth Buffer 存储像素与眼睛（eye 或是 view point) 的距离，Depth Buffer 也可称为 z Buffer.

此外 OpenGL ES 还定义了一个称为遮罩(Stencil) Buffer,可以将屏幕显示局限在某个由 Stencil Buffer 定义的区域，在日常生活中常见的 Stencil Buffer 示例时使用纸质模板在墙上或是 T 桖上印刷文字或是图像：

在 OpenGL ES 允许配置 Color Buffer 中 R,G,B,A 的颜色位数，Depth Buffer 的位数，以及 Stencil Buffer的位数:

在最终 OpenGL ES 写入这些 Buffer 时，OpenGL ES 提供一些 Mask 函数可以控制 Color Buffer 中 RGBA 通道，是否允许写入 Depth Buffer 等，这些 Mask 函数可以打开或是关闭某个通道，只有通道打开后，对应的分量才会写入指定 Buffer,比如你可以关闭红色通道，这样最后写道 Color Buffer 中就不含有红色。这些函数有 glColorMask, glDepthMask, glStencilMask。

OpenGL ES 中 Depth Buffer 保存了像素与观测点之间的距离信息，在绘制3D图形时，将只绘制可见的面而不去绘制隐藏的面，这个过程叫”Hidden surface removal” ，采用的算法为”The depth buffer algorithm”。

一般来说，填充的物体的顺序和其顺序是一致的，而要准确的显示绘制物体在Z轴的前后关系，就需要先绘制距离观测点(ViewPoint)最远的物体，再绘制离观测点较远的物体，最后绘制离观测点最近的物体，因此需要对应所绘制物体进行排序。OpenGL ES 中使用 Depth Buffer 存放需绘制物体的相对距离。

The depth buffer algorithm 在 OpenGL ES 3D 绘制的过程中这个算法是自动被采用的，但是了解这个算法有助于理解 OpenGL ES 部分 API 的使用。

这个算法的基本步骤如下：

• 将 Depth Buffer 中的值使用最大值清空整个 Depth Buffer，这个最大值缺省为1.0 ，为距离 viewPoint 最远的裁剪的距离。最小值为 0，表示距离 viewPoint 最近的裁剪面的距离。距离大小为相对值而非实际距离，这个值越大表示与 Viewpoint 之间的距离越大。因此将初值这设为 1.0 相当于清空 Depth Buffer。

• 当 OpenGL 栅格化所绘制基本图形(Primitive)，将计算该 Primitive 与 viewpoint 之间的距离，保存在 Depth Buffer 中。

• 然后比较所要绘制的图形的距离和当前 Depth Buffer 中的值，如果这个距离比 Depth Buffer 中的值小，表示这个物体离 viewPoint 较近，Open GL 则更像相应的 Color Buffer 并使用这个距离更新 Depth Buffer，否则，表示当前要绘制的图形在已绘制的部分物体后面，则无需绘制该图形（删除）。

这个过程也称为”Depth Test” (深度测试）。

下面给出了 OpenGL ES 中与 Depth Buffer 相关的几个方法：

• gl.Clear(GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT) 清空 Depth Buffer (赋值为 1.0)通常清空 Depth Buffer 和 Color Buffer 同时进行。
• gl.glClearDepthf(float depth) 指定清空 Depth Buffer 是使用的值，缺省为 1.0，通常无需改变这个值，
• gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST) 打开 depth Test
• gl.glDisable(GL10.GL_DEPTH_TEST) 关闭 depth Test

绘制一个球体 ，为了能看出3D效果，给场景中添加光源。如果没有光照，绘出的球看上去和一个二维平面上圆没什么差别，如下图，左边为有光照效果的球体，右边为同一个球体但没有设置光源，看上去就没有立体效果，因此 OpenGL 光照效果对显示3D效果非常明显。

在 OpenGL 光照模型中光源和光照效果可以细分为红，绿，蓝三个部分，光源由红，绿，蓝强度来定义，而物体表面材料由其反射红，绿，蓝的程度和方向来定义。OpenGL 光照模型使用的计算公式是对于现实世界光照的一个近似但效果非常好并适合快速计算。

OpenGL 光照模型中定义的光源可以分别控制，打开或关闭，OpenGL ES支持最多八个光源。

OpenGL 光照模型中最终的光照效果可以分为四个组成部分：Emitted(光源）, ambient(环境光）,diffuse(漫射光）和specular（镜面反射光），最终结果由这四种光叠加而成。

上一篇简单介绍了 OpenGL 中使用的光照模型，本篇结合 OpenGL ES API 说明如何使用光照效果：

• 设置光源
• 定义法线
• 设置物体材料光学属性

OpenGL ES 中可以最多同时使用八个光源，分别使用0到7表示。

OpenGL ES光源可以分为:

• 平行光源(Parallel light source), 代表由位于无限远处均匀发光体，太阳可以近似控制平行光源。
• 点光源(Spot light source)如灯泡就是一个点光源，发出的光可以指向360度，可以为点光源设置光衰减属性（attenuation)或者让点光源只能射向某个方向（如射灯）。
• 可以为图形的不同部分设置不同的光源。

下面方法可以打开某个光源，使用光源首先要开光源的总开关：

gl.glEnable(GL10.GL_LIGHTING);

然后可以再打开某个光源如0号光源：

gl.glEnable(GL10.GL_LIGHTI0);

设置光源方法如下：

• public void glLightfv(int light,int pname, FloatBuffer params)
• public void glLightfv(int light,int pname,float[] params,int offset)
• public void glLightf(int light,int pname,float param)
• light 指光源的序号，OpenGL ES可以设置从0到7共八个光源。
• pname: 光源参数名称，可以有如下：GL_SPOT_EXPONENT, GL_SPOT_CUTOFF, GL_CONSTANT_ATTENUATION, GL_LINEAR_ATTENUATION, GL_QUADRATIC_ATTENUATION, GL_AMBIENT, GL_DIFFUSE,GL_SPECULAR, GL_SPOT_DIRECTION, GL_POSITION
• params 参数的值（数组或是Buffer类型）

其中为光源设置颜色的参数类型为 GL_AMBIENT，GL_DIFFUSE,GL_SPECULAR，可以分别指定R,G,B,A 的值。

指定光源的位置的参数为 GL_POSITION,值为(x,y,z,w)：

平行光将 w 设为0.0，(x,y,z)为平行光的方向：

对于点光源，将 w 设成非0值，通常设为1.0. (x,y,z)为点光源的坐标位置:

将点光源设置成聚光灯，需要同时设置 GL_SPOT_DIRECTION,GL_SPOT_CUTOFF 等参数，GL_POSITION的设置和点光源类似：将 w 设成非0值，通常设为1.0. (x,y,z)为点光源的坐标位置。而对于GL_SPOT_DIRECTION 参数，设置聚光的方向(x,y,z)

GL_SPOT_CUTOFF 参数设置聚光等发散角度（0到90度）

GL_SPOT_EXPONENT 给出了聚光灯光源汇聚光的程度，值越大，则聚光区域越小（聚光能力更强）。

对应点光源（包括聚光灯），其它几个参数 GL_CONSTANT_ATTENUATION, GL_LINEAR_ATTENUATION, GL_QUADRATIC_ATTENUATION 为点光源设置光线衰减参数，公式有如下形式，一般无需详细了解：

在场景中设置好光源后，下一步要为所绘制的图形设置法线(Normal)，只有设置了法线，光源才能在所会物体上出现光照效果。三维平面的法线是垂直于该平面的三维向量。曲面在某点P处的法线为垂直于该点切平面的向量:

和设置颜色类似，有两个方法可以为平面设置法线，一是

public void glNormal3f(float nx,float ny,float nz)

这个方法为后续所有平面设置同样的方向，直到重新设置新的法线为止。

为某个顶点设置法线：

public void glNormalPointer(int type,int stride, Buffer pointer)

• type 为Buffer 的类型，可以为GL_BYTE, GL_SHORT, GL_FIXED,或 GL_FLOAT
• stride: 每个参数之间的间隔，通常为0.
• pointer: 法线值。

打开法线数组

gl.glEnableClientState(GL10.GL_NORMAL_ARRAY);  

用法和 Color, Vertex 类似。

规范化法向量，比如使用坐标变换（缩放），如果三个方向缩放比例不同的话，顶点或是平面的法线可能就有变好，此时需要打开规范化法线设置：

gl.glEnable(GL10.GL_NORMALIZE);  

经过规范化后法向量为单位向量（长度为1）。同时可以打开缩放法线设置

gl.glEnable(GL10.GL_RESCALE_NORMAL);  

设置好法线后，需要设置物体表面材料(Material)的反光属性（颜色和材质）。 将在下篇介绍设置物体表面材料(Material)的反光属性（颜色和材质）并给出一个光照的示例。

设置物体表面材料(Material)的反光属性（颜色和材质）的方法如下：

public void glMaterialf(int face,int pname,float param)
public void glMaterialfv(int face,int pname,float[] params,int offset)
public void glMaterialfv(int face,int pname,FloatBuffer params)

• face : 在OpenGL ES中只能使用GL_FRONT_AND_BACK，表示修改物体的前面和后面的材质光线属性
• pname: 参数类型，可以有GL_AMBIENT, GL_DIFFUSE, GL_SPECULAR, GL_EMISSION, GL_SHININESS。这些参数用在光照方程。
• param：参数的值。

其中 GL_AMBIENT,GL_DIFFUSE,GL_SPECULAR ，GL_EMISSION 为颜色 RGBA 值，GL_SHININESS 值可以从0到128，值越大，光的散射越小：

此外，方法 glLightModleXX 给出了光照模型的参数

public void glLightModelf(int pname,float param)
public void glLightModelfv(int pname,float[] params,int offset)
public void glLightModelfv(int pname,FloatBuffer params)

• pname：参数类型，可以为GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT和GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE
• params：参数的值。

最终顶点的颜色由这些参数（光源，材质光学属性，光照模型）综合决定（光照方程计算出）。