gl_LightSource[n].position

最新推荐文章于 2022-05-04 23:08:25 发布

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本文介绍如何使用OpenGL的Shader编程实现镜面光照效果，并通过具体的Vertex Shader代码展示镜面光照的计算过程。文中还对比了固定功能管线和可编程管线在设置光源位置上的不同做法。

如果你还是想使用固定功能管线的glLight*来设置光源的位置的话，需要改一下shader代码。GLSL提供了一个内置的变量gl_LightSource[n].position 其中n为第几个光源。改一下上面的shader.

#define FIX_FUNCTION 1
char vsChar[] = {  "#version 120\n"
  "uniform vec3 lightPos;\n"
  "void main(void)"
  "{"
  "  gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;"
  "  vec3 N = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);"
  "  vec4 V = gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex;"
  #if FIX_FUNCTION  
  " vec3 L = normalize(gl_LightSource[0].position.xyz - V.xyz);"
  #else
  "  vec3 L = normalize(lightPos - V.xyz);"
  #endif
  "  float NdotL = dot(N, L);"
  "  gl_FrontColor = gl_Color * vec4(max(0.0, NdotL));"
  "}"};
  
  void SetupRC()
{
...
#if FIX_FUNCTION
  glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, g_lightPos);
  #else
  lightPosLocation = glGetUniformLocation(program, "lightPos");
    if (lightPosLocation != -1)
  {
    glUniform3fv(lightPosLocation, 1, g_lightPos);
  }
  #endif
  }

这样效果是等价的。你会发现我并没有调用

glEnable(GL_LIGHTING);
glEnable(GL_LIGHT0);

来开启光照。这就是shader的好处，不需要这一堆的开关指令。需要用到的就拿去用吧，没用到就相当于关闭了。shader 可编程管线更加灵活。

镜面光照

镜面光照要考虑光的入射方向，以及眼睛所在的位置。由顶点指向光源的向量，顶点的法线，顶点指向照相机的向量就可以决定镜面光在该顶点的强度。简单起见默认默认照相机在z的正方向上，假设顶点到照相机的单位向量为(0.0， 0.0， 1.0）。根据镜面光的公式：

C_spec = max{N • H, 0}^Sexp * C_mat * C_li

H是光线向量与视角向量之间夹角正中方向的单位向量。Sexp代表镜面指数，用于控制镜面光照的紧聚程度。C_mat是材料的颜色，C_li是光的颜色。Cspec 是最终求得的镜面颜色。在下面简单的例子中，假设光是白光(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)，镜面材料的镜面光属性也为(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)，所以我们可以忽略掉这一项乘的操作。其中N,L,C_mat 和 C_li 和散射光是一样的。这里镜面指数固定为128.

编写如下的specular.vs：

#version 120
uniform vec3 lightPos;
void main(void)
{
//MVP transform
  gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;
  //caculate diffuse
  //normal
  vec3 N = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);
  //transform to view coordinate
  vec4 V = (gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex);
  //light vector
  vec3 L = normalize(lightPos - V.xyz);
  float NdotL = dot(N,L);
  vec4 diffuse = vec4(max(NdotL, 0.0)) * gl_Color;
  //specular
  vec3 H = normalize(vec3(0.0, 0.0, 1.0) + L);
  float NdotH = max(0.0, dot(N,H));
  const float expose = 128.0;
  vec4 specular = vec4(0.0);
  if (NdotL > 0.0)
  specular = vec4(pow(NdotH, expose));

  gl_FrontColor = diffuse + specular;
}