這邊先定義一下幾個容易搞混的名詞，Rendering, Shading, Shadowing, Lighting，當時花了一些時間才搞清楚。
Rendering
在其他文章應該已經有個具體的理解了，就是指從給vertex到最後計算成fragment的過程。
Shading
是Rendering之中的一個階段，就是指當我們rasterization完之後，要計算每個fragment的資訊的過程，通常我們會利用這個fragment的本來的資訊(法向量、材質...)來計算它最終在Color Buffer裡面的值，也就是這個fragment的顏色，那這個過程就是Shading。
Shadowing
特指產生影子這個效果的計算，所以可以算是Shading的其中一部份。
Lighting
通常只考慮光造成的效果的計算，也可以算是Shading的其中一部份。
所以如果看到renderer跟shader就可以理解renderer裡面會包含shader，而shader裡面通常會要用到light, shadow等等資訊。而我們通常講rendering蠻大一部份都是在講shading，而shading又有一大部分是lighting，所以這幾個詞在某些特定情況會感覺在混用。另外OpenGL 2.x之後就提供了shader來讓你寫關於shading的效果，但在OpenGL 1.x的部分shading都已經包含在pipeline裡面了，所以我們也只能調整參數，但這也讓我們比較好寫。
先講解一下為甚麼需要shading，其實就是我們的視覺經驗看東西會有明暗，因為只要有光就會有明暗，而就是因為有光我們才能看到東西，但是如果我們要畫一個立體圖形而它的材質顏色都是相同的，如果沒有shading那就會看不出其結構，只能感覺到是一個2D平面。
事實上，看似沒有shading其實只是shading的特例，也就是我們在場景的四面八方都放了燈光，這會造成每一面看起來都一樣，也就會看起來沒有shading的效果，而事實上，如果完全沒有shading，我們其實是什麼都看不見。
而Shading很明顯的我們需要定義Light、Material、Camera，而我們會把整個稱作Illumination Model。
Illumination Model
首先，無論是什麼樣的illumination model，我們通常都要定義光、物體的材質、相機，因為這就是物理上的光的產生者、介質、接受者，而如何利用這些定義好的數值近一步計算相機上看到的每個pixel，這就是illumination model，也就是說，就算數值完全一樣，不同的illumination model算出來的就不一樣，所以可以看到市面上不同的renderer渲染一樣的東西去產出不同的圖。
而這其中，又分為Local Illumination跟Global Illumination，前者就是單純的考慮燈->物體->相機，而後者則是會考慮燈->物體->...->物體->相機，可想而知，後者會得到更好的效果，也會有更加複雜的計算。具體來舉例的話就是影子的效果，local的考慮燈、要畫的物體、相機的話我們就不會考慮到要畫的物體與周圍物體之間的交互效果，而shadow就是考慮到物體擋住物體所造成的光照效果，所以這就是相對global的考慮了。
所以在OpenGL的fixed pipeline，也就是1.x版本中內建的illumination就是local illumination，但儘管是local illumination也分成好幾種，但首先我們要知道，local跟global是相對的概念，也就是台科大之於台北就是local，基隆之餘海大就是global(所以全球化就是全世界之於台灣是global)，原則上沒有絕對的local跟global，也就是說local是依據global某種簡化而成的特例，但它可能足以達到想要達到的效果，舉例來說，global illumination model可能要考慮光、物體、被光照到的物體反射的光、相機，那我們的local illumination model就只考慮光、物體、相機，所以我們必然會失去掉一些效果，例如shadow、indirect lighting，但這樣的model簡化過，相對好計算。
所以如果我們回到shadow的例子來看，沒有shadow就是相對local的，而考慮了shadow就是global的，但其實我們知道，除了shadow還有閉塞(AO)、焦散(caustic)等等效果，如果說有絕對的global illumination，那就是我們眼睛看現實世界的效果，所以這個時候，有shadow的illumination就是local的了。
那就來具體談談OpenGL提供的local illumination，在談之前可以先看看三種local illumination，flat、Gouraud、Phong Shading，逍遙文在這篇有蠻清楚的解釋。
這三種其實都是基於Phong Shading Model(Phong Reflect Model)的，只是實作上不太一樣，但只要把面細分(subdivision)的夠細，那其實會有一樣的結果，這就是因為他們的reflect model是同一個。
簡單來說就是他們sample在畫面上單位不一樣，概念上來說，flat shading用face為單位，Guroud shading用vertex為單位，Phong shading用fragment為單位，但只有subdivide足夠密，face就會足夠接近vertex，vertex也會足夠接近fragment，所以你就會看到只要切的夠細，結果很像的。
這個Model需要定義某個點，L，朝向光的方向，N，法向量，E，朝向相機的方向，R，光依據法向量算出來的反射方向，等等...。
很明顯的可以發現，他將整個lighting分成三個部分，diffuse, specular, ambient，而他利用了這個equation把model中的資訊計算出最終shading的結果。
Diffuse
其實應該叫他Diffuse Reflect(漫反射)，也就是光照到越凹凸不平的東西它的diffuse會越高，也就是它會越平均的往外散射，另外，也會有人提到Diffuse light(漫射光)，其實它是一種光，只是這種光不像雷射光那樣集中，而是非常平均的往外散射，所以感覺是非常像的。
Specular
Specular Reflect(鏡面反射)，跟diffuse相對，如果是金屬、塑膠之類的specular就會相對高，它的效果就會像是繪畫中的高光一樣。
Ambient
這邊可以把它當作是環境光，主要就是除了diffuse跟specular以外的部分就會在這像裡面，而它的效果就像是沒有shading的物體，因為前面有提過沒有shading的物體實際上是受到來自四面八方差不多的光，所以每一面看起來都差不多，那ambient也就做了相同假設，假設這個環境有同個顏色的光在四面八方漫射，那結果就會是看起來像是2D的物體。
這邊就不展開來細講了，因為更加詳細清楚的說明在網路上有很多，這邊只說明一些概念上的東西。
這邊稍微提一下，你可能又會疑問怎麼這邊shading跟lighting好像在混用，首先，根據Phong shading model，我們知道需要L、N、E、R才能shading某個點，而這些資訊要怎麼使用就得利用各種不同的equation，而這邊提到的Lighting equation就是透過這個equation和Shading model的資訊去計算lighting的結果，但這邊我們的shading只包含lighting的效果，所以我們可以說用這個equation可以算出最終的shading結果，因為前面有提到，這個model是簡化過的，我們只考慮了lighting，反過來說，也是因為lighting對於視覺效果來講最重要，所以我們可以大膽的將global illumination model簡化為這樣的local illumination。
值得一提的是，其實我們常常會把equation也算到model裡面，因為equation怎麼寫往往會影響到model怎麼設計，反過來也是，這兩者都包含在廣義上的illumination model裡面。
在OpenGL，其實只有實作flat、Gouraud shading，它對應到就是glShadeModel(GL_FLAT)跟glShadeModel(GL_SMOOTH)，我們就直接來看看例子吧。
Light
這邊要注意要記得寫glEnable(GL_LIGHTING)把光照開啟，如果我們要設定第0個光，我們必須先用glEnable告訴GL要把GL_LIGHT0開啟(所以說GL就是一個狀態機，不然我們就可以直接設值進去)，這邊總共能夠設多少光就要看電腦，接下來就可以利用glLight設定光的相關參數，利用glLightModel來設定一些光的全域參數。
而實際上，光又分成directional, point, spot light，實作可以參考這篇。
Material
首先要用glEnable開啟能夠設置Material，然後用glColorMaterial、glColor、glMaterial來設定Material參數，然後在每個vertex也要記得用glNormal來設定法向量。
原則上，這樣就可以做出flat、Gouraud shading，那更好的Phong Shading呢？那就需要用所謂的Programmable pipeline，也就是OpenGL 2.x之後版本所提供的shader，而這個就是讓使用者可以自己設計illumination model，GL的shader則是要用GLSL來寫，只要利用shader，我們可以把很多運算送到GPU計算，就可以更快速的render，也可以做更複雜的render。詳細的shader就等之後在寫吧
