opengl - 通用 GLSL 光照着色器

Question

基于像素的光照是许多 OpenGL 应用程序中的常见问题，因为标准 OpenGL 光照的质量非常差。

我想使用 GLSL 程序在我的 OpenGL 程序中实现基于每像素的照明，而不是每顶点的照明。只是漫反射照明，但至少有雾、纹理和纹理阿尔法。

我从 this shader 开始:

纹理.vert:

varying vec3 position;
varying vec3 normal; 

void main(void) 
{
  gl_Position       = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;
  gl_FrontColor     = gl_Color;
  gl_TexCoord[0]    = gl_MultiTexCoord0; 
  normal        = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);
  position      = vec3(gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex);
}

纹理.frag:

uniform sampler2D Texture0;
uniform int ActiveLights;

varying vec3 position;
varying vec3 normal; 

void main(void) 
{
  vec3 lightDir;
  float  attenFactor;
  vec3 eyeDir           = normalize(-position); // camera is at (0,0,0) in ModelView space
  vec4 lightAmbientDiffuse  = vec4(0.0,0.0,0.0,0.0);
  vec4 lightSpecular        = vec4(0.0,0.0,0.0,0.0);    

  // iterate all lights
  for (int i=0; i<ActiveLights; ++i)
  {
    // attenuation and light direction
    if (gl_LightSource[i].position.w != 0.0)
    {
        // positional light source
        float dist  = distance(gl_LightSource[i].position.xyz, position);
        attenFactor = 1.0/( gl_LightSource[i].constantAttenuation + 
                    gl_LightSource[i].linearAttenuation * dist +
                    gl_LightSource[i].quadraticAttenuation * dist * dist );
        lightDir    = normalize(gl_LightSource[i].position.xyz - position);
    }       
    else 
    {           
        // directional light source         
        attenFactor = 1.0;          
        lightDir    = gl_LightSource[i].position.xyz;       
    }       
    // ambient + diffuse        
    lightAmbientDiffuse     += gl_FrontLightProduct[i].ambient*attenFactor;     
    lightAmbientDiffuse     += gl_FrontLightProduct[i].diffuse * max(dot(normal, lightDir), 0.0) * attenFactor; 
    // specular     
    vec3 r      = normalize(reflect(-lightDir, normal));
    lightSpecular   += gl_FrontLightProduct[i].specular * 
                  pow(max(dot(r, eyeDir), 0.0), gl_FrontMaterial.shininess) *
                  attenFactor;  
  }     
  // compute final color    
  vec4 texColor = gl_Color * texture2D(Texture0, gl_TexCoord[0].xy);    
  gl_FragColor  = texColor * (gl_FrontLightModelProduct.sceneColor + lightAmbientDiffuse) + lightSpecular;

  float fog = (gl_Fog.end - gl_FogFragCoord) * gl_Fog.scale;    // Intensität berechnen 
  fog       = clamp(fog, 0.0, 1.0);                 // Beschneiden 
  gl_FragColor  = mix(gl_Fog.color, gl_FragColor, fog);         // Nebelfarbe einmischen 
}

评论是德语，因为这是发布此代码的德国网站，抱歉。

但是这个着色器所做的只是让一切变得非常暗。根本没有光照效果 - 但着色器代码可以编译。如果我只在片段着色器中使用 GL_LIGHT0，那么它似乎可以工作，但仅适用于面向相机的多边形，而我的地板多边形非常暗。具有 RGBA 纹理的四边形也没有显示出透明度的迹象。我对模型 View 矩阵使用标准 glRotate/Translate，对多边形使用 glVertex/Normal。除了在非常大的表面上看起来很丑之外，OpenGL 照明工作得很好。我三次检查了我的法线，它们都很好。

上面的代码有问题吗？或者告诉我为什么没有通用的照明着色器来完成这个实际任务(基于点的光与距离衰减:如果你愿意的话，一根蜡烛) - 难道不应该只有一种正确的方法来做到这一点吗？我不想要凹凸/正常/视差/卡通/模糊/任何效果。我只是希望我的光照在更大的多边形上表现更好。

我发现的所有教程仅适用于当相机处于 0,0,0 方向与对象正交时照明单个对象。以上是唯一发现的至少看起来像我想做的事情。

Answer 1

我强烈建议您阅读 this article查看标准 ADS 闪电是如何在 GLSL 中完成的。这是 GL 4.0，但调整到您的版本没有问题:

此外，您还可以在 View (相机)空间中进行操作，因此不要否定眼睛矢量:

    vec3 eyeDir  = normalize(-position); 

我有与你非常相似的问题，因为我也否定了眼睛矢量，忘记了它被转换到 View 空间中。在当前场景中，你的漫反射和镜面反射计算似乎也是错误的。在你的地方，我不会使用完全来自固定管道的数据，否则在着色器中执行它有什么意义？以下是计算每片段 ADS 点闪电中的漫反射和镜面反射的方法:

void ads( int lightIndex,out vec3 ambAndDiff, out vec3 spec )
{


vec3 s =  vec3(lights[lightIndex].Position -  posOut) ;
vec3 v = normalize( posOut.xyz );
vec3 n = normalize(normOut); 
vec3 h = normalize(v+s) ;// half vector (read in the web on what it is )


    vec3 diffuse =  ((Ka+ lights[lightIndex].Ld) * Kd *  max( 0.0,dot(n, v) )) ;
     spec =  Ks *  pow( max(0.0, dot(n,h) ), Shininess ) ;  


 ambAndDiff =   diffuse ;

/// Ka-material ambient factor
/// Kd-material diffuse factor
/// Ks-material specular factor.
/// lights[lightIndex].Ld-lights diffuse factor;you may also add La and Ls if you want to have even more control of the light shading.
}

另外，我不建议您使用这里的衰减方程，它很难控制。如果您想添加基于光半径的衰减 there is this nice blog post: