c++ - GLSL 光照数学一团糟，找不到错误

Question

我一直在关注 learnopengl.com 的光照教程，但由于某种原因，我的光照被严重搞砸了，我不知道为什么。我有环境光可以轻松工作，漫反射有点问题，到处都是镜面光，我不知道去哪里修复它。 https://gyazo.com/f66efc10d41806504e9e34f45415bcfe我也不确定我的法线是否制作正确。以下是我如何使用 std::vector<glm::vec3> 生成它们职位和std::vector<unsigned int>指数。

void ModMesh::generateVertexNormals() {
    if(!positions.empty() || !indices.empty()) {
        normals.clear();
        for(unsigned int i = 0; i < indices.size(); i += 3) {
            auto const a = indices[i + 0];
            auto const b = indices[i + 1];
            auto const c = indices[i + 2];
            auto const verta = positions[a];
            auto const vertb = positions[b];
            auto const vertc = positions[c];
            auto const norm = glm::normalize(glm::cross(verta - vertb, vertc - vertb));
            normals.push_back(norm);
        }
    }
}

这是我绑定(bind)数据的方式:

void ModMesh::generateVBO_Positions() {
    if(positions.empty()) 
        return;
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[VBO::POS]);
    std::vector<float> p;
    for(int i = 0; i < positions.size(); i++) {
        p.push_back(positions[i].x);
        p.push_back(positions[i].y);
        p.push_back(positions[i].z);
    }
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, p.size() * sizeof(float), &p[0], GL_STATIC_DRAW);
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);
    glEnableVertexAttribArray(0);
}

void ModMesh::generateVBO_Normals() {
    if(normals.empty()) 
        return;
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[VBO::NORM]);
    std::vector<float> n;
    for(int i = 0; i < positions.size(); i++) {
        n.push_back(positions[i].x);
        n.push_back(positions[i].y);
        n.push_back(positions[i].z);
    }
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, n.size() * sizeof(float), &n[0], GL_STATIC_DRAW);
    glVertexAttribPointer(2, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);
    glEnableVertexAttribArray(2);
}

这是我的代码。

顶点

#version 330 core

layout(location = 0) in vec3 iPosition;
layout(location = 1) in vec2 iTexcoord;
layout(location = 2) in vec3 iNormal;

uniform mat4 iProjection;
uniform mat4 iView;
uniform mat4 iModel;

out vec2 texcoord;
out vec3 normal;
out vec3 fragpos;

void main() {
   gl_Position = iProjection * iView * iModel * vec4(iPosition, 1.0);
   texcoord = iTexcoord;
   normal = iNormal;
   fragpos = vec3(iModel * vec4(iPosition, 1.0));
}

片段

#version 330 core

in vec2 texcoord;
in vec3 normal;
in vec3 fragpos;

uniform sampler2D iTexture;
uniform vec3 iCameraView;
uniform int iUseTexture = 0;
out vec4 outputcolor;

struct Light {
    vec3 position;
    vec3 ambient;
    vec3 diffuse;
    vec3 specular;
};
uniform Light iLight;

struct Material {
    vec3 ambient;
    vec3 diffuse;
    vec3 specular;
    float shininess;
};
uniform Material iMaterial;

void main() {

   float ambientstrength = 0.15;
   float specularstrength = 0.75;

   vec3 norm = normalize(normal);
   vec3 lightdir = normalize(iLight.position - fragpos);

   vec3 ambient = iLight.ambient * iMaterial.ambient;
   vec3 viewdir = normalize(iCameraView - fragpos);
   vec3 reflectdir = reflect(-lightdir, norm);

   float diff = max(dot(norm, lightdir), 0.0);
   float spec = pow(max(dot(viewdir, reflectdir), 0.0), iMaterial.shininess);

   vec3 diffuse = (diff * iMaterial.diffuse) * iLight.diffuse;
   vec3 specular = specularstrength * spec * iLight.specular;
   vec4 light = vec4(ambient + diffuse + specular, 1.0);


   outputcolor = mix(vec4(0.0, 1.0, 0.0, 1.0) * light, texture2D(iTexture, texcoord) * light, iUseTexture); 
}

C++ 片段，main.cpp:

olib::Camera cam(0.0f, 0.5, -3.0f); // My camera object, just the position XYZ
glm::mat4 proj(1.0);
glm::mat4 view(1.0);
glm::mat4 model(1.0);
proj = glm::perspective(glm::radians(45.0f), (float)win.getWidth() / (float)win.getHeight(), 0.1f, 500.0f);

while(win.isOpen()) {
    sh.enable();
    sh.uniformMat4("iProjection", proj);
    sh.uniformMat4("iView", view);
    sh.uniformMat4("iModel", model);
    sh.uniform3f("iCameraView", cam.getPosition());

    sh.uniform3f("iLight.position", 0, 0.5, -3);
    sh.uniform3f("iLight.ambient", 0.14, 0.14, 0.14);
    sh.uniform3f("iLight.diffuse", 0.64, 0.64, 0.64);
    sh.uniform3f("iLight.specular", 0.84, 0.84, 0.84);    
    view = cam.getViewMatrix();
    // Then drawing
}

我认为这些数据很重要。万一它不在这里是一个github。 https://github.com/LoneC/OpenGL-Project/tree/master

Answer 1

首先，也是最重要的是，您在这个过程中走在了正确的轨道上:“无效 ModMesh::generateVertexNormals()”。您正在为 OpenGL 的 front = CCW 设置生成每个三角形的正面法线。问题是，您正在为每个三角形生成一个法线，而在您的顶点着色器中，法线是按每个顶点传递的。但是在您的情况下，每个三角形生成 1 个法线!您之后应该做的是遍历每个顶点位置，并为使用该位置的每个三角形获取其法线，然后对该法线进行平均。这样你就可以平滑每个顶点处三角形的法线。让我以更图形化的方式解释一下:

我必须补充一点，您目前也在将位置上传到 VBO 法线，但这就是我在评论中告诉您的内容。

如果你真的想要平面着色，那么，就我现在能想到的，你必须放弃索引并为每个三角形使用 3 个位置，每个三角形的法线来自你当前的法线生成方法，每个位置一式三份就像我绘画的第二步一样。顺便说一句，请原谅我的绘画。