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背景知識：
光照在3D圖形學中很重要。如果把光照加入到模型渲染中會增加場景的逼真程度。使用模擬，是因為它不能100%模擬現實世界。現實的光，是由大量的粒子稱之為光子構成的，表現出粒子特性和波特性。如果你試圖計算每個光子的影響，你的計算機無法做到這個。

因此，幾個光照模型被開發出來，他們模擬光的核心效果，當光照照射到物體的時候。光照模型跟著計算機的升級而變得越來越複雜。在下一節教程開始，我們將會學習基礎的光照模型，他們很簡答。但是對於所有的大氣層中的場景都影響很大。

最基本的光照模型是Ambient/Diffuse/Specular。環境光是光照的一種型別，當你走出室內你就會看到環境光。即使是太陽落下了，它的光射線撞擊到不同的物體，不同的物體就會被看到，即使是在影子裡。由於光在每個它撞擊到物體之間進行多次反射，他不是一條筆直的路徑。甚一個燈泡在室內，看起來像是太陽的感覺。把它的環境的光向四周發射，如果房間足夠大，每個東西都是均等的。環境光模擬的是沒有起點、沒有方向、對每個物體都有相同效果。

漫反射重點強調的是，光是從哪個角度照射到物體表面的，強調的是照射物體的亮度。當光和物體的一個面撞擊，那麼此面就比另外一個面亮一些。我們僅僅看到太陽傳播環境光，沒有特定的方向。但是，太陽也有漫反射屬性。當他撞擊到高的建築物是，你會看到建築物的一面比另外一面亮。漫反射光的最重要的屬性是方向。

鏡面光，是物體的另外一個屬性，而不是光本身的。它使得物體某個部分看起來特別刺眼。這個還和視角的方向有關。金屬物體經常有一些反射屬性，比如一輛車在晴天會有邊緣刺眼的效果。計算鏡面反射的時候要考慮光的入射方向，以及觀察者的觀察方向。

在3D應用中，你清楚不需要建立環境光、漫反射、鏡面反射。反而，你使用光源，比如戶外的太陽，室內的燈泡，或者是巖洞中的聚光燈。這些光源型別會把環境光、漫反射、鏡面反射的效果結合起來。比如，聚光燈，能夠照射特定範圍的物體，在範圍之外的則不會照亮。

在接下來的教程中，我們開發幾種有用的光源型別，學習基本的光照模型。

我們從平行光開始。一個平行光有方向，但是沒有起點。這就意味著，所有的光射線都是平行的。光的方向用一個向量表示，所有的物體都是使用這個向量計算光，而不考慮起點位置。太陽就是平行光。如果你試圖計算兩個相鄰的建築和太陽光的夾角的話，兩個角度是幾乎相同的。因為太陽在150百萬千米之外。因此，我們只考慮其方向。

平行光的另外一個重要的屬性是，它的亮度和距離無關。這個亮度是一個常量值。而點光源，則是距離越遠，其亮度越低。

下圖展示了平行光：

我們已經看到太陽既有環境光也有漫反射屬性。我們本節將介紹如何計算環境光，而漫反射下一節再計算。

上一節中我們介紹瞭如何從一個貼圖中取樣顏色。顏色又三個通道（RGB），每個通道都有一個位元組。那麼意味著，顏色範圍在0到255之間。不同的顏色通道結合起來，就得到不同的顏色。都為0則為黑色，都為255則為白色。其他的東西都在黑白之間。可以對分量做等比縮放，其亮度根據縮放值變暗或者變亮。

當白光撞擊到表面，表面就會反射白色。這個亮度或明或暗，取決於光源的亮度。但是反射都是同樣的基礎色。如果光源是純紅(255,0,0)，那麼反射的顏色只能是紅色。這是因為光源沒有綠色和藍色用來反射。如果物體表面是純藍，那麼結果是黑色。基礎的原則是，光源只能反射物體的顏色，但是不能對其著色。

我們定義光源的顏色在[0,1]之間。把這個值乘以物體的顏色，就得到了反射的顏色。但是，我們需要考慮環境光強度。因此，環境光強度會被單做一個因子，用來乘以每個分量。這個就是最終顏色。等式如下：

在本節的教程中，你可以按住a和s鍵來增加和減少環境光的強度。這個只是平行光的環境光部分。這個在下一節的漫反射中會有所變化。目前，我們從任何角度看物體都是一樣的。

環境光的效果大多不被使用。因為，它看起來很假，和過於簡單，其實現不太符合實際。使用高階的方法，例如全域性光照，因為燈光被物體反射又撞擊其他的物體，這些間接光也會被考慮進去。我們不能完全避免環境光，因為要避免某個物體的表面完全黑的情況。因此在最後，可以通引數用來微調下。

程式碼註釋：

我們的程式碼例子，變得越來越複雜。本節，為了實現環境光，我們做了很多的重構工作。我們把程式碼放在更合適的位置，最主要的變化是：

1. 封裝了shader的管理類。這個包含了編譯和連結。從現在開始，我們會在在Technique的子類中實現效果。
2. 移動GLUT的初始化和回撥管理到GLUTBackend元件中。這個元件註冊自身以及接受來自GLUT的回撥，然後把他們轉向c++應用，這些回撥取樣介面程式設計。
3. 把main檔案中的全域性的函式和變數移動到單獨類中。

本節的大多數程式碼，處理燈光的程式碼，不是新的，只是重新組織了下。因此新的標頭檔案需要重新定義下。

(glut_backend.h:24)

void GLUTBackendInit(int argc, char** argv);

bool GLUTBackendCreateWindow(unsigned int Width, unsigned int Height, unsigned int bpp, bool isFullScreen, const char* pTitle);

GLUT的特定的程式碼大多數移動到GLUT backend元件中，這個是GLUT很方便得到初始化，並且建立一個視窗。

(glut_backend.h:28)

void GLUTBackendRun(ICallbacks* pCallbacks);

在GLUT初始化，一個視窗被建立之後，下一步就是執行上面的主迴圈。