如何使一个部分的颜色在 3D 对象上不同

Question

我有以下 3D 对象：

我的 3D 对象的 material 使用 Qt3D 编码如下：

void MyClass::addMaterial(Qt3DCore::QEntity *entity)
{
    Qt3DExtras::QPhongMaterial * material = new Qt3DExtras::QPhongMaterial();
    material->setAmbient(QColor(245-30, 245-15, 245));
    material->setDiffuse(QColor(125-30, 125-15, 125));
    material->setSpecular(QColor(215-30, 255-15, 255));
    entity->addComponent(material);
}

以上代码统一为3D对象实体赋予相同的颜色。如何为实体的不同部分赋予不同的颜色？我想突出显示我的 3D 对象的某些部分，有没有办法用 Qt3D 做到这一点？

如果 Qt3D 无法实现，那么使用 OpenGL 的最佳做法是什么？

我找到了一个 discussion，我觉得它会很有帮助。

经过一些研究，最好的方法可能是使用 OpenGL 着色语言或 GLSL。我不确定。

Answer 1

在 Qt 中，我想他们正在使用 "materials" 作为他们预定义着色器的抽象。您创建一个 material，例如 QPhongMaterial，您希望使用它来渲染实体并为其设置内容 material，它将作为参数传递给着色器（制服），例如环境光、镜面反射和漫射照明颜色.

所以您需要一个支持模型顶点颜色的着色器。所以模型的每个顶点都会有一个与之关联的颜色，这些值会传递到顶点着色器并转发到片段着色器。使用 OpenGL 执行此操作相当简单，但您使用的是 Qt3D，因此使用已有的基础结构可能更容易。

Qt3D 已经有一些 material 类可以用来创建其中一些着色器以应用于您的实体。您可以尝试改用 QPerVertexColorMaterial。

https://doc.qt.io/qt-5/qt3dextras-qpervertexcolormaterial.html

Qt3DExtras::QPerVertexColorMaterial Default implementation for rendering the color properties set for each vertex

显然，您需要提供顶点颜色列表，以便对模型的各个部分进行不同的着色。除此之外，您还需要为每个顶点提供顶点颜色，即使您想为三角形的每个顶点都涂上相同的颜色（面颜色）。

或者，您可以创建自己的着色器并将其提供给 Qt3D 以绑定到管道：（来自论坛）

Qt3D does not generate shaders at runtime. For its default pipeline it comes with predefined default shaders. But you are free to change the pipeline as you wish (in C++ and also in QML) and you can use your own shaders.

对于自定义 materials，以下示例看起来很有希望： https://doc.qt.io/qt-5/qt3d-simplecustommaterial-example.html

关于 Qt3D 着色器的信息： https://doc.qt.io/qt-5/qml-qt3d-render-shaderprogram.html

ShaderProgram class encapsulates a shader program. A shader program consists of several different shaders, such as vertex and fragment shaders. Qt3D will automatically populate a set of default uniforms if they are encountered during the shader instrospection phase.

如果您从未在 GLSL 中编写过着色器并在 OpenGL 程序中编译过它，您可能希望首先了解如何完成，因为您需要了解顶点、几何和片段的部分着色器都扮演着属性和制服的角色。我想你仍然可以在不这样做的情况下完成工作，但我想这会更加困难。

着色器上有很多页面，但只是短暂...

一个着色器一般由三部分组成；顶点着色器、几何着色器和片段着色器，这些是使用 GLSL 编写的，通常保存为三个文件。至少要编译着色器，您需要顶点着色器源和片段着色器源。

通常人们喜欢用相应的扩展名保存这些文件，例如 .frag、.vert 或 .vs/.fs，但最终它们只是文本文件。要编译着色器并将其绑定到渲染管道，您需要从相应的文件加载源代码并 link 它们来创建您的着色器程序，然后您可以通过将其绑定到渲染管道并渲染几何图形来使用它。 Lazy Foo 有一个关于如何在 OpenGL 中完成的很棒的教程：http://lazyfoo.net/tutorials/SDL/51_SDL_and_modern_opengl/index.php

如果您只是使用 OpenGL，您将首先编写一个顶点着色器，然后编写一个具有正确 inputs/outputs 的片段着色器来渲染具有顶点颜色的几何体，然后您将完成该过程以创建您的着色器程序.

至于着色器实现本身，这里是顶点和片段着色器的快速实现：

顶点着色器（Color.vs）

#version 330

in vec3 position;
in vec4 vertexColor;

uniform mat4 WORLD_VIEW_PROJECTION_MATRIX;

out vec4 fragColor;

void main()
{
  fragColor.x = vertexColor.x;
  fragColor.y = vertexColor.y;
  fragColor.z = vertexColor.z;
  fragColor.w = vertexColor.w; //alpha
  gl_Position = WORLD_VIEW_PROJECTION_MATRIX * vec4( position, 1 );
}

片段着色器（Color.fs）

#version 330 
out vec4 LFragment; 

in vec4 fragColor;

void main() 
{   
    LFragment = fragColor;
}

Answer 2

在@AdaRaider 的大力帮助下，我设法使用可修改的顶点着色器和片段着色器实现了自定义效果。自定义效果可以这样使用：

#include "customeffect.h"

static const QColor ambientColor("#576675");  // Shader input
static const QColor diffuseColor("#5F6E7D");  // Shader input
static const QColor SpecularColor("#61707F"); // Shader input
static const float shininess(0.0);            // Shader input

void MyClass::addMaterial(Qt3DCore::QEntity *entity)
{
    Qt3DRender::QMaterial * material = new Qt3DRender::QMaterial();
    material->setEffect(new CustomEffect());
    material->addParameter(new Qt3DRender::QParameter(QStringLiteral("ka"), ambientColor));
    material->addParameter(new Qt3DRender::QParameter(QStringLiteral("kd"), diffuseColor));
    material->addParameter(new Qt3DRender::QParameter(QStringLiteral("ks"), SpecularColor));
    material->addParameter(new Qt3DRender::QParameter(QStringLiteral("shininess"), shininess));
    entity->addComponent(material);
}

自定义效果header是：

#ifndef CUSTOMEFFECT_H
#define CUSTOMEFFECT_H

#include <Qt3DRender/QEffect>

class CustomEffect : public Qt3DRender::QEffect
{
public:
    explicit CustomEffect(Qt3DCore::QNode *parent = nullptr);
};

#endif // CUSTOMEFFECT_H

自定义效果的实现考虑了 OpenGL 的两个版本，OpenGL ES 2.0 和 OpenGL 3.1 :

#include "customeffect.h"

#include <Qt3DRender/QTechnique>
#include <Qt3DRender/QGraphicsApiFilter>
#include <QtCore/QUrl>

CustomEffect::CustomEffect(Qt3DCore::QNode *parent)
    : Qt3DRender::QEffect(parent)
{

    Qt3DRender::QTechnique *techniqueES20 = new Qt3DRender::QTechnique();
    techniqueES20->graphicsApiFilter()->setProfile(Qt3DRender::QGraphicsApiFilter::NoProfile);
    techniqueES20->graphicsApiFilter()->setApi(Qt3DRender::QGraphicsApiFilter::OpenGLES);
    techniqueES20->graphicsApiFilter()->setMajorVersion(2);
    techniqueES20->graphicsApiFilter()->setMinorVersion(0);

    Qt3DRender::QTechnique *techniqueGL31 = new Qt3DRender::QTechnique();
    techniqueGL31->graphicsApiFilter()->setProfile(Qt3DRender::QGraphicsApiFilter::CoreProfile);
    techniqueGL31->graphicsApiFilter()->setApi(Qt3DRender::QGraphicsApiFilter::OpenGL);
    techniqueGL31->graphicsApiFilter()->setMajorVersion(3);
    techniqueGL31->graphicsApiFilter()->setMinorVersion(1);

    Qt3DRender::QFilterKey *filterkey = new Qt3DRender::QFilterKey(this);
    filterkey->setName(QStringLiteral("renderingStyle"));
    filterkey->setValue(QStringLiteral("forward"));

    techniqueES20->addFilterKey(filterkey);
    techniqueGL31->addFilterKey(filterkey);

    Qt3DRender::QShaderProgram *shader2 = new Qt3DRender::QShaderProgram();
    shader2->setVertexShaderCode(Qt3DRender::QShaderProgram::loadSource(QUrl(QStringLiteral("qrc:/qt3deditorlib/shaders/es2/custom-shader.vert"))));
    shader2->setFragmentShaderCode(Qt3DRender::QShaderProgram::loadSource(QUrl(QStringLiteral("qrc:/qt3deditorlib/shaders/es2/custom-shader.frag"))));

    Qt3DRender::QShaderProgram *shader3 = new Qt3DRender::QShaderProgram();
    shader3->setVertexShaderCode(Qt3DRender::QShaderProgram::loadSource(QUrl(QStringLiteral("qrc:/qt3deditorlib/shaders/gl3/custom-shader.vert"))));
    shader3->setFragmentShaderCode(Qt3DRender::QShaderProgram::loadSource(QUrl(QStringLiteral("qrc:/qt3deditorlib/shaders/gl3/custom-shader.frag"))));

    Qt3DRender::QRenderPass *renderPass2 = new Qt3DRender::QRenderPass();
    renderPass2->setShaderProgram(shader2);

    Qt3DRender::QRenderPass *renderPass3 = new Qt3DRender::QRenderPass();
    renderPass3->setShaderProgram(shader3);

    techniqueES20->addRenderPass(renderPass2);
    techniqueGL31->addRenderPass(renderPass3);

    addTechnique(techniqueES20);
    addTechnique(techniqueGL31);
}

当我在我的 custom-shader.vert 和 custom-shader.frag 文件中复制 Phong 着色器默认代码时，它的工作方式与 Phong material 完全一样，这表明自定义效果工作正常。

既然已经实现了上面的自定义效果，那么可以通过@AdaRaider 描述的方法修改它的着色器来产生任何想要的效果。

如何使一个部分的颜色在 3D 对象上不同

How to make color of a section be different on a 3D object

opengl

qt3d