标签：1.0 glm OpenGL objectShader float 实录 vec3 材质 model

OpenGL 学习实录5: 基础光照 & 材质

文章目录

• OpenGL 学习实录5: 基础光照 & 材质
• 系列文章
• 正文
• • 1. 光照场景
  • 2. 基础光照
  • 3. 加上材质
• 其他资源
• • 参考连接
  • 完整代码示例

系列文章

• OpenGL 学习实录1: 基于 MacOS + Clion 配置 OpenGL 运行环境
• OpenGL 学习实录2: 基础绘制初试
• OpenGL 学习实录3: 深入着色器 - 纹理
• OpenGL 学习实录4: 坐标系统 & 摄像机

正文

1. 光照场景

• 场景物体：一个立方体 + 一个光源立方体

1. 创建顶点位置数组

float vertices[] = {
  // 详细看代码
}

2. 构建缓冲对象 & 填充着色器参数(VAO 为立方体、lightVAO 为光源立方体)

GLuint VAO, VBO, lightVAO;
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glGenVertexArrays(1, &lightVAO);
glGenBuffers(1, &VBO);

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

//    box VAO
glBindVertexArray(VAO);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void *) 0);
glEnableVertexAttribArray(0);

//    light VAO
glBindVertexArray(lightVAO);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(float), (void *) 0);
glEnableVertexAttribArray(0);

3. 创建光源 & 加上立方体/光源颜色

glm::vec3 lightPos = glm::vec3(1.2f, 1.0f, 2.0f);

objectShader.use();
objectShader.setVec3("objectColor", 1.0f, 0.5f, 0.31f);
objectShader.setVec3("lightColor", 1.0f, 1.0f, 1.0f);

4. 渲染立方体和光源立方体

objectShader.use();
objectShader.setVec3("lightPos", lightPos);

glm::mat4 model = glm::mat4(1.0f);
glm::mat4 view = camera.GetViewMatrix();
glm::mat4 projection = glm::perspective(glm::radians(camera.zoom),
                                    (float) SCR_WIDTH / (float) SCR_HEIGHT,
                                    0.1f,
                                    100.0f);
objectShader.setMat4("model", model);
objectShader.setMat4("view", view);
objectShader.setMat4("projection", projection);

glBindVertexArray(VAO);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);

lightShader.use();

model = glm::mat4(1.0f);
model = glm::translate(model, lightPos); // reset position
model = glm::scale(model, glm::vec3(0.2f)); // smaller

lightShader.setMat4("model", model);
lightShader.setMat4("view", view);
lightShader.setMat4("projection", projection);

glBindVertexArray(lightVAO);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);

5. 修改片段着色器(使用物体颜色与光源颜色合成真实颜色)

#version 410 core
out vec4 FragColor;

uniform vec3 objectColor;
uniform vec3 lightColor;

void main() {
    FragColor = vec4(lightColor * objectColor, 1.0);
}

2. 基础光照

• 视觉颜色 = 物体本身颜色 + 光源颜色共同作用
• 光照模型：冯氏光照模型(Phong Lighting Model) = 环境光 + 漫反射光 + 镜面光

1. 在片段着色器中分别添加环境光 = 光照基值

int main() {
    // 1. 环境光照
    float ambientStrength = 0.1;
    vec3 ambient = ambientStrength * lightColor;
}

2. 漫反射光照 = 垂直反射分量强度(主要)；计算漫反射需要片段位置、法向量、光源位置

in vec3 FragPos; // 着色片段位置
in vec3 Normal; // 法向量

uniform vec3 lightPos; // 光源位置
uniform vec3 lightColor;

int main() {
    // ...

    vec3 norm = normalize(Normal);// 片段法向量
    vec3 lightDir = normalize(lightPos - FragPos);// 片段 - 光源向量
    float diff = max(dot(norm, lightDir), 0.0);
    vec3 diffuse = diff * lightColor;

3. 镜面光照 = 反射给观察者的直线光强度

    float specularStrength = 0.5;
    vec3 viewDir = normalize(viewPos - FragPos);
    vec3 reflectDir = reflect(-lightDir, norm);
    float spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0), 32);
    vec3 specular = specularStrength * spec * lightColor;

4. 将三种光线颜色合成真实的视觉颜色

    vec3 result = (ambient + diffuse + specular) * objectColor;

5. 与顶点着色器传递片段位置与法向量(使用法线矩阵抵消模型矩阵带来的变形效果)

#version 410 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;// 顶点坐标
layout (location = 1) in vec3 aNormal;// 顶点法向量

out vec3 FragPos;
out vec3 Normal;

uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;

void main()
{
    FragPos = vec3(model * vec4(aPos, 1.0));
    Normal = mat3(transpose(inverse(model))) * aNormal; // 法线矩阵

    gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0f);
}

3. 加上材质

• 材质实际上就是三种反射光线的强度、色值变化的不同

1. 定义材质矩阵

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

uniform Material material;

2. 重新定义光源矩阵，更细致的调整光源强度的影响

struct Light {
    vec3 position;

    vec3 ambient;
    vec3 diffuse;
    vec3 specular;
};

uniform Light light;

3. 重新计算环境光照

    // 1. 环境光照
    vec3 ambient = light.ambient * material.ambient;

4. 漫反射光照

    vec3 norm = normalize(Normal);// 片段法向量
    vec3 lightDir = normalize(light.position - FragPos);// 片段 - 光源向量
    float diff = max(dot(norm, lightDir), 0.0);
    vec3 diffuse = light.diffuse * (diff * material.diffuse);

5. 镜面光照

    // 3. 镜面高光
    vec3 viewDir = normalize(viewPos - FragPos);
    vec3 reflectDir = reflect(-lightDir, norm);
    float spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0), material.shininess);
    vec3 specular = light.specular * (spec * material.specular);

6. 合成光线

    vec3 result = ambient + diffuse + specular;
    FragColor = vec4(result, 1.0);

7. 定义材质和光线强度

    // set material
    objectShader.setVec3("material.ambient", 1.0f, 0.5f, 0.31f);
    objectShader.setVec3("material.diffuse", 1.0f, 0.5f, 0.31f);
    objectShader.setVec3("material.specular", 0.5f, 0.5f, 0.5f);
    objectShader.setFloat("material.shininess", 32.0f);

    objectShader.setVec3("light.ambient", 0.2f, 0.2f, 0.2f);
    objectShader.setVec3("light.diffuse", 0.5f, 0.5f, 0.5f);
    objectShader.setVec3("light.specular", 1.0f, 1.0f, 1.0f);

其他资源

参考连接

Title	Link
材质 - LearnOpenGL	https://learnopengl-cn.github.io/02%20Lighting/03%20Materials/

完整代码示例

https://github.com/superfreeeee/Blog-code/tree/main/others/open_gl/open_gl_basic_light_materials

标签：1.0,glm,OpenGL,objectShader,float,实录,vec3,材质,model
来源： https://blog.csdn.net/weixin_44691608/article/details/120914725

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。