opengl - 为什么我的镜面高光在多边形边缘上显示得如此强烈？

Question

我有一个简单的应用程序，它用一个定向光绘制一个球体。我通过从一个八面体开始并将每个三角形分割为 4 个较小的三角形来创建球体。

仅使用漫射照明，球体看起来非常光滑。然而，当我添加镜面反射高光时，三角形的边缘显示得相当强烈。这里有些例子:

仅扩散:



漫反射和镜面反射:



我相信法线被正确插入。只看法线，我明白了:



事实上，如果我切换到平面着色，其中法线是每个多边形而不是每个顶点，我得到这个:



在我的顶点着色器中，我将模型的法线乘以转置逆模型 View 矩阵:

#version 330 core

layout (location = 0) in vec4 vPosition;
layout (location = 1) in vec3 vNormal;
layout (location = 2) in vec2 vTexCoord;

out vec3 fNormal;
out vec2 fTexCoord;

uniform mat4 transInvModelView;
uniform mat4 ModelViewMatrix;
uniform mat4 ProjectionMatrix;

void main()
{
    fNormal = vec3(transInvModelView * vec4(vNormal, 0.0));
    fTexCoord = vTexCoord;
    gl_Position = ProjectionMatrix * ModelViewMatrix * vPosition;
}

在片段着色器中，我计算镜面高光如下:

#version 330 core

in vec3 fNormal;
in vec2 fTexCoord;

out vec4 color;

uniform sampler2D tex;
uniform vec4 lightColor;        // RGB, assumes multiplied by light intensity
uniform vec3 lightDirection;    // normalized, assumes directional light, lambertian lighting
uniform float specularIntensity;
uniform float specularShininess;
uniform vec3 halfVector;        // Halfway between eye and light
uniform vec4 objectColor;

void main()
{
    vec4    texColor    = objectColor;

    float   specular    = max(dot(halfVector, fNormal), 0.0);
    float   diffuse     = max(dot(lightDirection, fNormal), 0.0);

    if (diffuse == 0.0)
    {
        specular = 0.0;
    }
    else
    {
        specular = pow(specular, specularShininess) * specularIntensity;
    }

    color = texColor * diffuse * lightColor + min(specular * lightColor, vec4(1.0));
}

我对如何计算 halfVector 有点困惑。 .我在 CPU 上执行它并将其作为制服传递。它是这样计算的:

vec3    lightDirection(1.0, 1.0, 1.0);
lightDirection = normalize(lightDirection);
vec3    eyeDirection(0.0, 0.0, 1.0);
eyeDirection = normalize(eyeDirection);
vec3    halfVector  = lightDirection + eyeDirection;
halfVector = normalize(halfVector);
glUniform3fv(halfVectorLoc, 1, &halfVector [ 0 ]);

这是 halfVector 的正确公式吗？ ?或者它是否也需要在着色器中完成？

Answer 1

将法线插入面部可以(并且几乎总是会)导致法线缩短。这就是为什么高光在脸部中央更暗而在角落和边缘更亮的原因。如果你这样做，只需在片段着色器中重新规范化法线:

fNormal = normalize(fNormal);

顺便说一句，你不能预先计算半向量，因为它是 View 相关的(这是镜面反射的重点)。在您当前的场景中，仅移动相机(保持方向)时高光不会改变。

在着色器中执行此操作的一种方法是为眼睛位置传递额外的统一值，然后将 View 方向计算为 eyePosition - vertexPosition .然后像在 CPU 上一样继续。