有关光照的代码公式, 在此用CC老师已经写好的代码做一个记录, 方便以后使用的时候查询.
记录一个函数-->根据你的设置返回一个4x4矩阵变换的世界坐标系坐标。
//获取世界坐标系去模型矩阵中. /* LKMatrix4 GLKMatrix4MakeLookAt(float eyeX, float eyeY, float eyeZ, float centerX, float centerY, float centerZ, float upX, float upY, float upZ) 等价于 OpenGL 中 void gluLookAt(GLdouble eyex,GLdouble eyey,GLdouble eyez,GLdouble centerx,GLdouble centery,GLdouble centerz,GLdouble upx,GLdouble upy,GLdouble upz); 目的:根据你的设置返回一个4x4矩阵变换的世界坐标系坐标。 参数1:眼睛位置的x坐标 参数2:眼睛位置的y坐标 参数3:眼睛位置的z坐标 第一组:就是脑袋的位置 参数4:正在观察的点的X坐标 参数5:正在观察的点的Y坐标 参数6:正在观察的点的Z坐标 第二组:就是眼睛所看物体的位置 参数7:摄像机上向量的x坐标 参数8:摄像机上向量的y坐标 参数9:摄像机上向量的z坐标 第三组:就是头顶朝向的方向(因为你可以头歪着的状态看物体) */ GLKMatrix4 view1 = GLKMatrix4MakeLookAt(camX,camX,camZ,0,0,0,0,1,0);
其中注意 in out 相对应的输入输入属性写法, 其实与attribute varying的意思是一样的, 注意此处的写法
以及在外部的使用与attribute varying的区别
glEnableVertexAttribArray(0); glEnableVertexAttribArray(1); glEnableVertexAttribArray(2); glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8*sizeof(float), (void*)NULL); glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8*sizeof(float), (void*)(3*sizeof(float))); glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8*sizeof(float), (void*)(6*sizeof(float)));
- 顶点着色器相应代码 (在此的作用 主要用来相应解释片元着色器代码)
#version 300 es layout(location = 0) in vec3 position; //顶点 layout(location = 1) in vec3 normal; //法向量 layout(location = 2) in vec2 texCoord; //纹理坐标 uniform mat4 view; uniform mat4 projection; out vec3 outNormal; //法向量 out vec3 FragPo; //顶点在世界坐标位置 out vec2 outTexCoord;//纹理坐标 void main() { FragPo = position; outNormal = normal; outTexCoord = texCoord; gl_Position = projection * view * vec4(position,1.0); }
- 重点查看片元着色器中 光线的计算公式
#version 300 es precision mediump float; out vec4 FragColor; uniform vec3 lightColor; //光源颜色 uniform vec3 lightPo; //光源位置 uniform vec3 viewPo; //视角位置 uniform sampler2D Texture; //物体纹理 uniform sampler2D specularTexture; //镜面纹理 in vec2 outTexCoord; //纹理坐标 in vec3 outNormal; //顶点法向量 in vec3 FragPo; //顶点坐标 //点光源版本 void pointLight(){ float ambientStrength = 0.3; //环境因子 float specularStrength = 2.0; //镜面强度 float reflectance = 256.0; //反射率 float constantPara = 1.0f; //距离衰减常量 float linearPara = 0.09f; //线性衰减常量 float quadraticPara = 0.032f; //二次衰减常量 //环境光 = 环境因子 * 物体的材质颜色 vec3 ambient = ambientStrength * texture(Texture,outTexCoord).rgb; //漫反射 vec3 norm = normalize(outNormal); //当前顶点 至 光源的的单位向量 vec3 lightDir = normalize(lightPo - FragPo); //DiffuseFactor=光源与法线夹角 max(0,dot(N,L)) float diff = max(dot(norm,lightDir),0.0); //漫反射光颜色计算 = 光源的漫反射颜色 * 物体的漫发射材质颜色 * DiffuseFactor vec3 diffuse = diff * lightColor*texture(Texture,outTexCoord).rgb; //镜面反射 vec3 viewDir = normalize(viewPo - FragPo); // reflect (genType I, genType N),返回反射向量 vec3 reflectDir = reflect(-lightDir,outNormal); //SpecularFactor = power(max(0,dot(N,H)),shininess) float spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir),0.0),reflectance); //镜面反射颜色 = 光源的镜面光的颜色 * 物体的镜面材质颜色 * SpecularFactor vec3 specular = specularStrength * spec * texture(specularTexture,outTexCoord).rgb; //衰减因子计算 float LFDistance = length(lightPo - FragPo); //衰减因子 = 1.0/(距离衰减常量 + 线性衰减常量 * 距离 + 二次衰减常量 * 距离的平方) float lightWeakPara = 1.0/(constantPara + linearPara * LFDistance + quadraticPara * (LFDistance*LFDistance)); //光照颜色 =(环境颜色 + 漫反射颜色 + 镜面反射颜色)* 衰减因子 vec3 res = (ambient + diffuse + specular)*lightWeakPara; //最终输出的颜色 FragColor = vec4(res,1.0); } // 平行光版本 void parallelLight(){ float ambientStrength = 0.3; //环境因子 float specularStrength = 2.0; //镜面强度 float reflectance = 256.0; //反射率 //平行光方向 //vec3 paraLightDir = normalize(vec3(-0.2,-1.0,-0.3)); vec3 paraLightDir =normalize(vec3(-1,-1,1)); //环境光 = 环境因子 * 物体的材质颜色 vec3 ambient = ambientStrength * texture(Texture,outTexCoord).rgb; //漫反射 vec3 norm = normalize(outNormal); //当前顶点至光源的的单位向量 vec3 lightDir = normalize(lightPo - FragPo); //DiffuseFactor=光源与paraLightDir 平行光夹角 max(0,dot(N,L)) float diff = max(dot(norm,paraLightDir),0.0); //漫反射光颜色计算 = 光源的漫反射颜色 * 物体的漫发射材质颜色 * DiffuseFactor vec3 diffuse = diff * lightColor * texture(Texture,outTexCoord).rgb; //镜面反射 vec3 viewDir = normalize(viewPo - FragPo); // reflect (genType I, genType N),返回反射向量 -paraLightDir平行光 vec3 reflectDir = reflect(-paraLightDir,outNormal); //SpecularFactor = power(max(0,dot(N,H)),shininess) float spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir),0.0),reflectance); //镜面反射颜色 = 光源的镜面光的颜色 * 物体的镜面材质颜色 * SpecularFactor vec3 specular = specularStrength * spec * texture(specularTexture,outTexCoord).rgb; //距离衰减常量 float constantPara = 1.0f; //线性衰减常量 float linearPara = 0.09f; //二次衰减常量 float quadraticPara = 0.032f; //衰减因子计算 float LFDistance = length(lightPo - FragPo); //衰减因子 = 1.0/(距离衰减常量 + 线性衰减常量 * 距离 + 二次衰减常量 * 距离的平方) float lightWeakPara = 1.0/(constantPara + linearPara * LFDistance + quadraticPara * (LFDistance*LFDistance)); //光照颜色 =(环境颜色 + 漫反射颜色 + 镜面反射颜色)* 衰减因子 vec3 res = (ambient + diffuse + specular)*lightWeakPara; //最终输出的颜色 FragColor = vec4(res,1.0); } //聚光版本 void Spotlight(){ float ambientStrength = 0.3; //环境因子 float specularStrength = 2.0; //镜面强度 float reflectance = 256.0; //反射率 //环境光 = 环境因子 * 物体的材质颜色 vec3 ambient = ambientStrength * texture(Texture,outTexCoord).rgb; //漫反射 vec3 norm = normalize(outNormal); vec3 lightDir = normalize(lightPo - FragPo); //当前顶点 至 光源的的单位向量 //DiffuseFactor=光源与paraLightDir lightDir夹角 max(0,dot(N,L)) float diff = max(dot(norm,lightDir),0.0); //光源与法线夹角 //漫反射光颜色计算 = 光源的漫反射颜色 * 物体的漫发射材质颜色 * DiffuseFactor vec3 diffuse = diff * lightColor*texture(Texture,outTexCoord).rgb; //镜面反射 vec3 viewDir = normalize(viewPo - FragPo); // reflect (genType I, genType N),返回反射向量 vec3 reflectDir = reflect(-lightDir,outNormal); //SpecularFactor = power(max(0,dot(N,H)),shininess) float spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir),0.0),reflectance); //镜面反射颜色 = 光源的镜面光的颜色 * 物体的镜面材质颜色 * SpecularFactor vec3 specular = specularStrength * spec * texture(specularTexture,outTexCoord).rgb; float constantPara = 1.0f; //距离衰减常量 float linearPara = 0.09f; //线性衰减常量 float quadraticPara = 0.032f; //二次衰减常量 //衰减因子计算 float LFDistance = length(lightPo - FragPo); //衰减因子 = 1.0/(距离衰减常量 + 线性衰减常量 * 距离 + 二次衰减常量 * 距离的平方) float lightWeakPara = 1.0/(constantPara + linearPara * LFDistance + quadraticPara * (LFDistance*LFDistance)); //聚光灯切角 (一些复杂的计算操作 应该让CPU做,提高效率,不变的量也建议外部传输,避免重复计算) float inCutOff = cos(radians(10.0f)); float outCutOff = cos(radians(15.0f)); vec3 spotDir = vec3(-1.2f,-1.0f,-2.0f); //聚光灯因子 = clamp((外环的聚光灯角度cos值 - 当前顶点的聚光灯角度cos值)/(外环的聚光灯角度cos值- 内环聚光灯的角度的cos值),0,1)； float theta = dot(lightDir,normalize(-spotDir)); //(外环的聚光灯角度cos值- 内环聚光灯的角度的cos值) float epsilon = inCutOff - outCutOff; //(外环的聚光灯角度cos值 - 当前顶点的聚光灯角度cos值) / (外环的聚光灯角度cos值- 内环聚光灯的角度的cos值) float intensity = clamp((theta - outCutOff)/epsilon,0.0,1.0); vec3 res = (ambient + diffuse + specular)*intensity*lightWeakPara; FragColor = vec4(res,1.0); } void DiffultLight(){ float ambientStrength = 0.3; //环境因子 //环境光 = 环境因子 * 物体的材质颜色 vec3 ambient = ambientStrength * texture(Texture,outTexCoord).rgb; //光源方向 //vec3 paraLightDir =normalize(vec3(0,1,0)); //漫反射 vec3 norm = normalize(outNormal); vec3 lightDir = normalize(lightPo - FragPo); //当前顶点 至 光源的的单位向量 //DiffuseFactor=光源与paraLightDir lightDir夹角 max(0,dot(N,L)) float diff = max(dot(norm,lightDir),0.0); //光源与法线夹角 //漫反射光颜色计算 = 光源的漫反射颜色 * 物体的漫发射材质颜色 * DiffuseFactor vec3 diffuse = diff * lightColor * texture(Texture,outTexCoord).rgb; vec3 res = ambient + diffuse; FragColor = vec4(res,1.0); } void main() { //聚光版本 //Spotlight(); //点光源版本 //pointLight(); //平行光版本 //parallelLight(); DiffultLight(); }
