第09章：材质、光照与渲染

在第02章中我们认识了 GeometricElement——所有三维可见元素的基类。它除了定义几何形状（通过 Representation + SolidOperation），还需要材质来赋予表面外观，需要光照来照亮场景。本章从 Material 类的完整属性出发，逐步介绍颜色系统、内置材质、灯光类型，最终落到 glTF 导出与逐顶点修饰的实战应用。

9.1 Material 材质

Material 继承自 Element，因此它拥有 Id（GUID 唯一标识）和 Name，可以在 Model 中作为独立元素存储和引用。核心属性如下：

public class Material : Element
{
    public Color  Color              { get; set; } = Colors.Gray;  // RGBA 颜色 [Required]
    public double SpecularFactor     { get; set; } = 0.1;         // 高光强度 [0, 1]
    public double GlossinessFactor   { get; set; } = 0.1;         // 光泽度 [0, 1]
    public bool   Unlit              { get; set; } = false;       // 无光照（自发光/常量色）
    public string Texture            { get; set; }                 // 纹理图片路径
    public string NormalTexture      { get; set; }                 // 法线贴图路径
    public string EmissiveTexture    { get; set; }                 // 自发光纹理路径
    public double EmissiveFactor     { get; set; }                 // 自发光强度 [0, 1]
    public bool   DoubleSided        { get; set; } = false;       // 双面渲染
    public bool   RepeatTexture      { get; set; } = true;        // 纹理重复/拉伸
    public bool   InterpolateTexture { get; set; } = true;        // 纹理插值（关闭为硬像素）
    public bool   DrawInFront        { get; set; } = false;       // 总在最前渲染
    public EdgeDisplaySettings EdgeDisplaySettings { get; set; }  // 边线显示设置
}

9.1.1 Color：RGBA 颜色

Color 是一个结构体（struct），位于 Elements.Geometry 命名空间下。每个分量的取值范围是 [0.0, 1.0]（0 为全暗/全透明，1 为最亮/完全不透明）：

public struct Color : IEquatable<Color>
{
    public double Red   { get; set; }  // 红色分量 [0, 1]
    public double Green { get; set; }  // 绿色分量 [0, 1]
    public double Blue  { get; set; }  // 蓝色分量 [0, 1]
    public double Alpha { get; set; }  // 透明度分量 [0, 1]
}

创建颜色的几种方式：

// 直接指定 RGBA 浮点值
var c1 = new Color(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);      // 红色

// 隐式转换：从 (R, G, B) 元组（Alpha 自动为 1）
Color c2 = (1.0, 0.5, 0.0);                   // 橙色

// 隐式转换：从 (R, G, B, A) 元组
Color c3 = (0.0, 1.0, 0.0, 0.5);              // 半透明绿色

// 隐式转换：从十六进制字符串
Color c4 = "#FF5733";

// 隐式转换：从 X11 颜色名（如 "Goldenrod", "DarkSlateGray" 等）
Color c5 = "SteelBlue";

Color 支持加减乘运算符和线性插值：

var blended = c1.Lerp(c2, 0.3);     // 30% c1 + 70% c2
var darkened = 0.5 * c1;            // 亮度减半
var additive = c1 + c2;             // 加法混合（自动钳位到 [0,1]）

9.1.2 高光与光泽：SpecularFactor 与 GlossinessFactor

Elements 的材质使用 Specular-Glossiness 工作流（对应 glTF 已弃用但 Elements 仍在使用的 PBR 变体）：

SpecularFactor（高光强度）：值越大，高光越明显。金属材质可设 0.5~1.0，混凝土/木材设 0.0。
GlossinessFactor（光泽度）：值越大，高光范围越小（越”亮面”）。1.0 为完美镜面反射效果，0.0 为完全漫反射。

两者的取值范围均为 [0.0, 1.0]，构造时超出范围将抛出 ArgumentOutOfRangeException。

9.1.3 无光照模式：Unlit

当 Unlit = true 时，材质不响应场景光照，始终以 Color 常量值渲染。适合分析可视化、标注线、轴指示器等不需要明暗变化的元素。

var unlitRed = new Material("analysis", Colors.Red, unlit: true);

9.1.4 纹理映射：Texture / NormalTexture / EmissiveTexture

三个纹理属性都接受相对文件路径（.jpg / .png），构造时会检查文件是否存在——若文件不存在，该属性被静默置为 null：

var texturedMaterial = new Material(
    name: "brick-wall",
    color: Colors.White,
    texture: "textures/brick_diffuse.png",
    normalTexture: "textures/brick_normal.png",
    repeatTexture: true
);

Texture：基础颜色纹理（漫反射贴图），与 Color 相乘得到最终颜色。
NormalTexture：法线贴图，增加表面凹凸细节。
EmissiveTexture：自发光纹理，配合 EmissiveFactor 控制发光强度。
RepeatTexture：true 时纹理在 UV 范围外重复；false 时钳制到边缘。
InterpolateTexture：true 时纹理像素间线性插值（平滑）；false 时显示硬像素边缘。

9.1.5 双面渲染：DoubleSided

默认情况下，三角面片的法线朝外那一面才可见。当 DoubleSided = true 时，面片的背面也会被渲染。这在以下场景有用：

单层曲面（如幕墙玻璃、薄膜结构）
没有厚度的开口
半透明材质需要从内部看到

9.1.6 边线控制：EdgeDisplaySettings

EdgeDisplaySettings 控制曲线和线段的显示样式（不影响网格/实体渲染）：

public class EdgeDisplaySettings
{
    public double LineWidth { get; set; } = 1;  // 线宽
    public EdgeDisplayWidthMode WidthMode { get; set; }  // 屏幕单位 或 世界单位
    public EdgeDisplayDashMode DashMode { get; set; }    // 虚线模式
    public double DashSize { get; set; } = 1;            // 虚线长度
    public double? GapSize { get; set; } = 1;            // 虚线间隔
}

9.1.7 构造器一览

Elements 提供了多个 Material 构造器，按需选用：

// 1. 默认构造：灰色材质
var m1 = new Material();

// 2. 仅命名
var m2 = new Material("my-material");

// 3. 命名 + 颜色 + 可选参数（最常用）
var m3 = new Material("concrete", Colors.Gray, specularFactor: 0.0, glossinessFactor: 0.0);

// 4. 命名 + 颜色 + 纹理（完整参数）
var m4 = new Material(
    name: "glass-panel",
    color: new Color(1, 1, 1, 0.3),
    specularFactor: 1.0,
    glossinessFactor: 1.0,
    texture: null,
    unlit: false,
    doubleSided: true,
    repeatTexture: true
);

// 5. 完整参数构造器（含所有属性）
var m5 = new Material(
    color: Colors.White,
    specularFactor: 0.1,
    glossinessFactor: 0.5,
    unlit: false,
    texture: "wood.png",
    doubleSided: false,
    repeatTexture: true,
    normalTexture: null,
    interpolateTexture: true,
    emissiveTexture: null,
    emissiveFactor: 0.0,
    drawInFront: false
);

9.2 标准颜色预设：Colors 常量类

Colors 静态类提供了 30 种常用颜色预设，值域均为 RGB [0, 1] + Alpha 1.0：

属性	R	G	B	视觉
`Colors.Red`	1.0	0.0	0.0	纯红
`Colors.Green`	0.0	1.0	0.0	纯绿
`Colors.Blue`	0.0	0.0	1.0	纯蓝
`Colors.White`	1.0	1.0	1.0	纯白
`Colors.Black`	0.0	0.0	0.0	纯黑
`Colors.Gray`	0.5	0.5	0.5	中灰
`Colors.Darkgray`	0.2	0.2	0.2	深灰
`Colors.Yellow`	1.0	0.9	0.1	黄色
`Colors.Orange`	1.0	0.5	0.1	橙色
`Colors.Cyan`	0.3	0.9	0.9	青色
`Colors.Purple`	0.7	0.1	1.0	紫色
`Colors.Brown`	0.6	0.4	0.2	棕色
`Colors.Pink`	1.0	0.3	0.5	粉色
…	…	…	…	…

完整清单还包括 Aqua、Beige、Cobalt、Coral、Crimson、Emerald、Granite、Lavender、Lime、Magenta、Maroon、Mint、Navy、Olive、Sand、Stone、Teal。快速创建带颜色的材质：

var redMaterial = new Material("red", Colors.Red);
var semiTransparent = new Material("glass", new Color(1, 1, 1, 0.3), specularFactor: 1.0, glossinessFactor: 1.0);

9.3 材质与 GeometricElement 的关联

GeometricElement 上的 Material 属性决定了元素的基础材质。每个建筑元素类型（Wall、Beam、Column、Floor 等）在构造时都可以传入 Material 参数：

// Profile 和 Line 的用法参见第03章
var profile = Polygon.Rectangle(10, 10);

// 创建材质
var concreteMaterial = new Material("concrete", Colors.Gray, specularFactor: 0.0, glossinessFactor: 0.0);

// 将材质绑定到楼板
var floor = new Floor(profile, concreteMaterial, transform: new Transform(0, 0, 3));

9.3.1 RepresentationInstance 中的材质覆盖

当建筑元素使用 RepresentationInstances（如幕墙中的嵌板、门窗实例）时，每个 RepresentationInstance 可以携带自己的 Material，覆盖基础元素的材质。换言之：

GeometricElement.Material          →  默认材质（所有表现实例的 fallback）
RepresentationInstance.Material    →  实例级覆盖材质（优先级更高）

这种两级材质体系使得同一个元素定义可以产生不同外观的实例。例如一面标准墙体定义可以生成不同楼层、不同颜色的墙段——无需为每种颜色创建新元素。

9.3.2 元素定义与实例共享

当 GeometricElement.IsElementDefinition = true 时，该元素本身不在场景中渲染，而是作为模板供其他 ElementInstance 引用。实例通过 CreateInstance(transform, name) 创建：

// 定义模板（不渲染）
var columnDef = new Column(Vector3.Origin, 3.0, Polygon.Rectangle(0.3, 0.3), 
    material: BuiltInMaterials.Steel, isElementDefinition: true);

// 在不同位置创建实例
var instance1 = columnDef.CreateInstance(new Transform(0, 0, 0), "col-1");
var instance2 = columnDef.CreateInstance(new Transform(5, 0, 0), "col-2");
model.AddElements(columnDef, instance1, instance2);

9.4 Light 灯光体系

Light 是所有灯光的抽象基类，继承自 Element。灯光朝向由 Transform 的 -Z 轴 定义（即灯光朝 Transform 局部坐标系的 -Z 方向照射）。

public abstract class Light : Element
{
    public LightType LightType { get; set; }  // 灯光类型枚举
    public double    Intensity { get; set; }  // 光照强度
    public Color     Color     { get; set; }  // 光照颜色
    public Transform Transform { get; set; }  // 位置+方向（朝 -Z）
}

三种具体灯光类型，对应枚举 LightType：

9.4.1 DirectionalLight：平行光（太阳光）

平行光模拟无限远处的光源（如太阳），所有光线方向平行。强度以 lux（勒克斯）为单位，默认名称 "Sun"：

var sun = new DirectionalLight(
    color: Colors.White,
    transform: new Transform(Vector3.Origin, new Vector3(1, 1, 1)),
    intensity: 100000,        // 晴天日光约 100000 lux
    name: "Sun"
);

要改变光线方向，调整 Transform 的朝向即可。例如从东南方 45 度角照射：

var sunDir = new Vector3(1, -1, 1).Unitized();  // 东南方向，往下
var sunTransform = new Transform(Vector3.Origin, sunDir);
var sun = new DirectionalLight(Colors.White, sunTransform, intensity: 80000);

顺便提一句：Elements 右手坐标系中 +Z 向上，而灯光的 -Z 是照射方向。平行光的位置（Transform 的平移分量）不影响渲染，只影响照射方向。

9.4.2 PointLight：点光源

点光源从一个位置向所有方向均匀辐射。强度以 candela（坎德拉）为单位：

var bulb = new PointLight(
    color: new Color(1.0, 0.95, 0.8, 1.0),   // 暖白
    transform: new Transform(5, 5, 3),          // 房间中央
    intensity: 500,
    name: "ceiling-light"
);

9.4.3 SpotLight：聚光灯

聚光灯从一点向锥形区域发射光线，有内锥和外锥两个角度参数（单位弧度）：

var spotlight = new SpotLight(
    color: Colors.White,
    transform: new Transform(new Vector3(0, 0, 5), Vector3.ZAxis.Negate()),  // 从上往下照
    intensity: 2000,
    innerConeAngle: Math.PI / 8,   // 内锥 22.5 度（完全亮区域）
    outerConeAngle: Math.PI / 4,   // 外锥 45 度（衰减区域边界）
    name: "track-light"
);

约束条件：

innerConeAngle 和 outerConeAngle 必须在 [0, PI/2] 范围内
innerConeAngle 必须 ≤ outerConeAngle
内锥与外锥之间为光线衰减区（半影）

9.5 命名颜色与 BuiltInMaterials 内置材质

BuiltInMaterials 是一个静态工具类，提供了一套带有固定 GUID 的预设材质，适用于 AEC 常见场景。因为 GUID 固定，序列化到 JSON 时材质引用保持一致：

材质	颜色	Specular	Glossiness	用途
`BuiltInMaterials.Glass`	白色, α=0.2	1.0	1.0	玻璃/幕墙
`BuiltInMaterials.Steel`	暖灰色	0.1	0.4	钢结构
`BuiltInMaterials.Concrete`	中灰	0.0	0.0	混凝土
`BuiltInMaterials.Wood`	木色 (224,206,155)/255	0.0	0.0	木材
`BuiltInMaterials.Mass`	淡蓝, α=0.2	0.0	0.0	体量模型
`BuiltInMaterials.Default`	白色	0.0	0.0	默认材质
`BuiltInMaterials.Black`	黑色	0.0	0.0	纯黑
`BuiltInMaterials.Edges`	深灰 Unlit	0.0	0.0	模型边线
`BuiltInMaterials.Points`	红色	0.0	0.0	点标记
`BuiltInMaterials.Topography`	卡其色	0.0	0.0	地形
`BuiltInMaterials.Trans`	全透明	0.0	0.0	完全透明
`BuiltInMaterials.Void`	石灰绿, α=0.1	0.1	0.1	减除体示意
`BuiltInMaterials.XAxis` / `YAxis` / `ZAxis`	红/绿/蓝 Unlit	0.1	0.1	坐标轴指示

使用方式：

var beam = new Beam(line, profile, BuiltInMaterials.Steel);
var floor = new Floor(profile, BuiltInMaterials.Concrete, transform: new Transform(0, 0, 3));

这些内置材质可以按需修改（因为是 Material 实例的属性是可读写的），但不建议这样做——它们被多个元素共享，修改一处会影响所有引用者。如果需要变体，最好创建自己的 Material 实例。

9.6 渲染管线：Material 到 glTF PBR 的导出

Elements 的 Model.ToGlTF() 方法（位于 Elements.Serialization.glTF 命名空间）将模型中的所有几何元素、材质和灯光导出为 glTF 2.0 格式（.glb 或 .gltf）。

9.6.1 导出方法

using Elements.Serialization.glTF;

// 导出为二进制 GLB
model.ToGlTF("output.glb");

// 导出为 JSON + 外部 buffer
model.ToGlTF("output.gltf", useBinarySerialization: false);

// 带边线绘制
model.ToGlTF("output.glb", drawEdges: true);

// 导出到字节数组（适合 Web API 返回）
byte[] glbBytes = model.ToGlTF(drawEdges: false);

// 导出到流
using var stream = new MemoryStream();
model.ToGlTF(stream);

// 导出为 Base64 字符串（嵌入 HTML）
string base64 = model.ToBase64String();

9.6.2 材质转换映射

导出管线将 Elements 的 Specular-Glossiness 材质自动转换为 glTF 的 PBR Metallic-Roughness 标准：

Elements 属性	glTF 输出	转换逻辑
`Color`	`pbrMetallicRoughness.baseColorFactor`	RGBA 数组，sRGB→线性空间
`GlossinessFactor`	`pbrMetallicRoughness.roughnessFactor`	`roughness = 1.0 - glossiness`
`SpecularFactor`	`KHR_materials_specular.specularFactor`	扩展属性，直接映射
`Unlit = true`	`KHR_materials_unlit`	激活 Unlit 扩展
`DoubleSided`	`material.doubleSided`	直接映射
`Texture`	`pbrMetallicRoughness.baseColorTexture`	图片嵌入 buffer
`NormalTexture`	`material.normalTexture`	图片嵌入 buffer
`EmissiveTexture`	`material.emissiveTexture`	图片嵌入 buffer
`EmissiveFactor`	`material.emissiveFactor`	三个分量相同
`Color.Alpha < 1`	`alphaMode: "BLEND"`	启用混合模式

注意：MetallicFactor 固定为 0（转换自 Spec-Gloss 工作流时无金属度信息）。

9.6.3 灯光导出

所有 Light 子类通过 KHR_lights_punctual 扩展写入 glTF。灯光节点的变换矩阵从 Transform 计算，颜色和强度直接映射：

// glTF 中的灯光结构（由导出管线自动生成）
{
  "extensions": {
    "KHR_lights_punctual": {
      "lights": [
        {
          "color": [1.0, 1.0, 1.0],
          "type": "directional",
          "intensity": 100000,
          "name": "Sun"
        }
      ]
    }
  }
}

9.6.4 完整导出示例

以下代码创建一个包含楼板、柱子和灯光的场景，并导出为 glTF：

using Elements;
using Elements.Geometry;
using Elements.Serialization.glTF;

// 创建模型
var model = new Model();

// 创建材质
var concreteMat = new Material("concrete", Colors.Gray, specularFactor: 0.0, glossinessFactor: 0.0);
var steelMat = new Material("steel", new Color(0.6, 0.5, 0.5, 1.0), specularFactor: 0.1, glossinessFactor: 0.4);

// 创建楼板
var floor = new Floor(
    Polygon.Rectangle(10, 8),
    concreteMat,
    transform: new Transform(0, 0, 0)
);

// 创建柱子
var colProfile = Polygon.Rectangle(0.3, 0.3);
for (int x = 0; x <= 10; x += 5)
{
    for (int y = 0; y <= 8; y += 4)
    {
        var col = new Column(
            new Vector3(x, y, 0),
            3.5,
            colProfile,
            steelMat
        );
        model.AddElement(col);
    }
}

model.AddElement(floor);

// 添加平行光（太阳）
var sun = new DirectionalLight(
    Colors.White,
    new Transform(Vector3.Origin, new Vector3(1, 1, 1)),
    intensity: 100000
);
model.AddElement(sun);

// 添加点光源
var pointLight = new PointLight(
    new Color(1.0, 0.95, 0.8),
    new Transform(5, 4, 2.5),
    intensity: 300
);
model.AddElement(pointLight);

// 导出
model.ToGlTF("building.glb");

9.7 ModifyVertexAttributes：逐顶点修改钩子

GeometricElement 上有一个委托属性 ModifyVertexAttributes，在三角剖分（Tessellation）过程中逐顶点调用。其签名为：

public Func<
    (Vector3 position, Vector3 normal, UV uv, Color? color),   // 输入
    (Vector3 position, Vector3 normal, UV uv, Color? color)    // 输出
> ModifyVertexAttributes { get; set; }

每次剖分生成一个顶点时，该函数接收顶点的位置、法线、UV 和可选颜色，返回修改后的版本。你可以利用它：

分析可视化：根据顶点位置计算分析值，映射颜色
顶点位移：实现地形起伏、波浪效果
程序化 UV：动态计算纹理坐标

9.7.1 分析可视化示例

以下示例创建一个楼板，并根据每个顶点到中心点的距离映射红-蓝渐变色：

var floorProfile = Polygon.Rectangle(20, 20);
var floor = new Floor(floorProfile, new Material("heatmap", Colors.White, unlit: true));

// 中心点
var center = new Vector3(10, 10, 0);
double maxDist = center.DistanceTo(new Vector3(0, 0, 0));  // 对角线半长

floor.ModifyVertexAttributes = (input) =>
{
    var dist = input.position.DistanceTo(center);
    var t = Math.Min(dist / maxDist, 1.0);  // 归一化 [0, 1]

    // 靠近中心为蓝色，远离中心为红色
    var color = new Color(t, 0.0, 1.0 - t, 1.0);

    return (input.position, input.normal, input.uv, color);
};

9.7.2 地形顶点位移示例

// 假设有一个 Mass 作为地形
var terrain = new Mass(Polygon.Rectangle(50, 50), 10.0);

terrain.ModifyVertexAttributes = (input) =>
{
    var pos = input.position;
    // 使用正弦波模拟地形起伏
    var displacement = Math.Sin(pos.X * 0.3) * Math.Cos(pos.Y * 0.3) * 2.0;

    // 海拔越高颜色越浅
    var h = (displacement + 2.0) / 4.0;  // 归一化
    var color = new Color(1 - h * 0.5, 1 - h * 0.3, 1 - h * 0.5, 1.0);

    var newPos = new Vector3(pos.X, pos.Y, pos.Z + displacement);
    return (newPos, input.normal, input.uv, color);
};

注意：ModifyVertexAttributes 只影响三角剖分阶段的顶点颜色属性（glTF 中的 COLOR_0）。材质自身的 Color 属性仍然作用于渲染管线。如需完全掌控颜色，建议同时设置 unlit: true 关闭光照，避免顶点颜色与材质颜色相乘。

9.7.3 内置分析可视化：AnalysisMesh

Elements 内置了一个更高级的分析可视化方案：AnalysisMesh（位于 Elements.Analysis 命名空间）。它将多边形区域划分为网格单元，对每个单元中心调用分析函数，用颜色梯度显示结果：

using Elements.Analysis;

var perimeter = Polygon.Rectangle(30, 20);
var colorScale = new ColorScale(new[] { Colors.Blue, Colors.Green, Colors.Red }, 5);

var analysisMesh = new AnalysisMesh(
    perimeter: perimeter,
    uLength: 0.5,
    vLength: 0.5,
    colorScale: colorScale,
    analyze: (point) =>
    {
        // 假设分析函数：距中心点的距离
        return point.DistanceTo(new Vector3(15, 10, 0));
    },
    name: "distance-analysis"
);

analysisMesh.Analyze();
model.AddElement(analysisMesh);

ColorScale 根据分析值自动从颜色梯度中选择对应颜色。

9.8 实战示例：建筑外立面材质与光照

以下完整示例创建一个简化的三层办公楼外立面：混凝土楼板、玻璃幕墙、钢柱，加上阳光和环境点光源，导出为可直接在 Web 查看的 .glb 文件。

using System;
using Elements;
using Elements.Geometry;
using Elements.Serialization.glTF;

class BuildingFacade
{
    static void Main()
    {
        var model = new Model();
        double floorHeight = 3.6;
        int floorCount = 3;
        double width = 15;
        double depth = 10;

        // ===== 材质 =====
        var concreteSlab = new Material("concrete-slab",
            new Color(0.7, 0.7, 0.7, 1.0),
            specularFactor: 0.0, glossinessFactor: 0.05);

        var glassCurtain = new Material("glass-curtain",
            new Color(0.6, 0.75, 0.9, 0.35),
            specularFactor: 1.0, glossinessFactor: 0.95,
            doubleSided: true);

        var steelColumn = new Material("steel-column",
            new Color(0.35, 0.35, 0.35, 1.0),
            specularFactor: 0.3, glossinessFactor: 0.6);

        // ===== 结构 =====
        var slabProfile = Polygon.Rectangle(width, depth);
        var colProfile = Polygon.Rectangle(0.25, 0.25);

        for (int f = 0; f < floorCount; f++)
        {
            double z = f * floorHeight;

            // 楼板
            var slab = new Floor(slabProfile, concreteSlab,
                transform: new Transform(0, 0, z + 0.2));
            model.AddElement(slab);

            // 四角柱子
            foreach (var corner in new[]
            {
                (0.15, 0.15), (width - 0.15, 0.15),
                (0.15, depth - 0.15), (width - 0.15, depth - 0.15)
            })
            {
                var col = new Column(
                    new Vector3(corner.Item1, corner.Item2, z),
                    floorHeight, colProfile, steelColumn);
                model.AddElement(col);
            }
        }

        // 幕墙（简化：用 Floor 表达玻璃面板）
        var glassPanelEast = new Floor(
            Polygon.Rectangle(0.02, depth),
            glassCurtain,
            transform: new Transform(new Vector3(width, 0, 1.8),
                                     new Vector3(0, -1, 0),  // 旋转 90 度竖直
                                     Vector3.ZAxis));
        glassPanelEast.Transform.Scale(new Vector3(1, 1, floorCount * floorHeight));
        model.AddElement(glassPanelEast);

        // ===== 光照 =====
        // 太阳（西南方向，45度仰角）
        var sunDir = new Vector3(1, -1, 1).Unitized();
        var sun = new DirectionalLight(
            Colors.White,
            new Transform(Vector3.Origin, sunDir),
            intensity: 90000,
            name: "Sun");
        model.AddElement(sun);

        // 室内点光源
        for (int f = 0; f < floorCount; f++)
        {
            var roomLight = new PointLight(
                new Color(1.0, 0.92, 0.8),
                new Transform(width / 2, depth / 2, f * floorHeight + 2.8),
                intensity: 400,
                name: $"interior-light-{f + 1}");
            model.AddElement(roomLight);
        }

        // ===== 导出 =====
        model.ToGlTF("office-building.glb", drawEdges: false);
        Console.WriteLine("已导出 office-building.glb");
    }
}

运行以上代码生成的 office-building.glb 可以在 glTF Viewer 或任何支持 glTF 的引擎中直接打开，看到带有正确 PBR 材质和灯光的建筑模型。

9.9 小结

本章覆盖了 Elements 中材质与光照的完整体系：

Material 是继承 Element 的一等公民，携带 RGBA 颜色、Specular-Glossiness PBR 参数、纹理路径等 12 个属性
Colors 提供 30 种常用颜色；BuiltInMaterials 提供 17 种 AEC 标准材质
Light 有三个子类：DirectionalLight（太阳）、PointLight（点光）、SpotLight（聚光），通过 Transform 控制位置和方向
glTF 导出自动将 Spec-Gloss 转换为 Metallic-Roughness PBR，并支持纹理、灯光、双面渲染
ModifyVertexAttributes 提供逐顶点插值钩子，用于分析可视化和顶点位移

下一章将讨论 Elements 的多格式序列化能力：JSON、glTF、IFC 的导入与导出。