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光照计算

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    1. 矩阵变换位置

 

    1. 计算光照公式生成逐顶点颜色

 

    1. 生成/变换纹理坐标

 

 

总结:用于执行自定义计算,实施新的变换,照明或者传统的固定功能所不允许的基于顶点的效果。

 

示例代码

 

attribute vec4 position;
attribute vec2 textCoordinate;
uniform mat4 rotateMatrix;
varying lowp vec2 varyTextCoord;
void main() {
    varyTextCoord = textCoordinate;
    vec4 vPos = position;
    vPos = vPos * rotateMatrix;
    gl_ Position = vPos;
}

 

内建特殊变量

 

gl_VertexID
gl_InstancelD
gl_Position
gl_PointSize
gl_FrontFacing

 

内建uniform

 

struct gl_ DepthRangeParameters {
    highp float near; //near z
    highp float far; //near far
    highp float diff; //far - near
}
uniform gl_ DepthRangeParameters gl_ DepthRange;

 

内建常量

 

const mediump int gl_ MaxVertexAttribs= 16;
const mediump int gl_ MaxVertexUniformVectors = 256;
const mediump int gl_ MaxVertexOutputVectors = 16;
const mediump int gl_ MaxVertexTexturelmageUnits = 16;
const mediump int gl_ MaxCombinedTexturelmageUnits = 32;

 

矩阵变换

 

MVP(模型->祝圏->投影)矩降変换

 

片元着色器

 

业务:

 

 

    1. 计算颜色

 

    1. 获取纹理值

 

    1. 往像素点中填充颜色值[纹理值/颜色值];

 

 

总结:它可以用于图片/视频/图形中每个像素的颜色填充[比如给视频添加滤镜,实际 上就是将视频中每个图片的像素点颜色填充进行修改

 

示例代码

 

varying lowp vec2 varyTextCoord;
uniform sampler2D colorMap;
void main() {
    gl_ FragColor = texture2D(colorMap, varyTextCoord);
}

 

内建特殊变量

gl_FragCoord
gl_FrontFacing
gl_PointCoord
gl_FragDepth

内建常量

const mediump int gl_MaxFragmentInputVectors = 15;
const mediump int gl_MaxTextureImageUnits = 16 ;
const mediump int gl_MaxFragmentUniformVectors = 224;
const mediump int gl MaxDrawBuffers = 4;

多个纹理单元渲染【服务端】

 

attribute vec2 v_texCoord;
uniform sampler2D s_baseMap;
uniform sampler2D s_SecondMap;
void main() {
    vec4 baseColor;
    vec4 s_SecondColor;
    baseColor = texture(s_baseMap, v_texCoord) ;
    secondColor = texture(s_SecondMap, v_texCoord) ;
    gl_FragColor = baseColor * secondColor;
]

 

多个纹理单元渲染【客户端】

 

/ /客户端代码:将各个纹理对象绑定到纹理单元0和1 ,为采样器设置数值,将采集器绑定到对应的纹理单元
glActiveTexutre ( GL_TEXTUREO ) ;
glBindTeture( GL_TEXTURE_2D , baseMapTexId) ;
glUniformli (baseMapTexId,0) ;
glActiveTexutre (GL_TEXTURE1) ;
glBindTeture (GL_TEXTURE_2D, secondMapTexId) ;
glUniformli ( secondMapTexId,1);

 

内建函数

常用内建函数 说明
dot : 点乘
cross : 叉乘
texture2D : 用于对纹理采样
normalize : 对一个向量规格化
clamp : 将一个向量固定在一个最小值和最大值之间
pow () 幂函数(对矢量和标量同样有效,下同)
exp(), log() 指数函数,对数函数
abs () 绝对值
sqrt() 平方根
max(), min() 最值
ceil(),floor () 取大于实参的最小整数,取小于实参的最大整数
sin(), cos(), tan() 三角函数
asin(), acos(), atan() 反三角函数
sinh(), cosh() , tanh () 双曲正弦,双曲余弦,双曲正切(以及相应的反函数)
length() 向量长度
distance () 两个向量的距离
dot (),cross () 数乘,叉乘
matrixCompMult () 矩阵对应元素分别相乘
transpose(), determinant() , inverse () 矩阵的转置,行列式,逆
lessThan(), greaterThan() , equal () 小于,大于,等于(对实参向量对应位置的每个分量做大小比较,生成布尔向量)

 

光照基本概念

 

基础

 

 

    1. 环境光

 

    1. 漫反射

 

    1. 镜面光照

 

 

光照特性

 

 

    1. 发射光:由物体自身发光

 

    1. 环境光:就是在环境中充分散射的光,而且无法分辨它的方向

 

    1. 漫反射光:光线来自某个方向,但在物体上各个方向反射。

 

    1. 镜面高光:光线来自一一个特定的方向,然后在物体表面上以一个特定的方向反射出去

 

材质属性

 

 

    1. 泛射材质

 

    1. 漫反射材质

 

    1. 镜面反射材质

 

    1. 发射材质

 

 

光照计算

 

环境光计算

 

环境光 = 光源的环境颜色 * 物体的材质颜色

 

环境光的计算(亮度) = 物体的材质颜色 * 光源的环境颜色 * 亮度

 

发射光的计算

 

发射颜⾊色 = 物体的反射材质颜⾊色

 

光照比较

漫反射光照计算

光线照射到物体表面,决定物体表面光照的强度,用下图表示:

关照强度是光本身强度和光线与物体表面法线夹角cos的乘积

漫反射颜色 = 光源的漫反射颜色 * 物体的漫反射材质颜色 * diffuseFactor

 

diffuseFactor = max(0, dot(N, L))

 

漫反射因子diffuseFactor是 光线顶点法向量点积

镜面光计算

镜面反射颜色 = 光源的镜面光颜色 * 物体的镜面材质颜色 * specularFactor

 

specularFactor = power(max(0, dot(N, L)), shininess)

H : 视线向量E与光线向量L的半向量
dot(N,H): H, N 的点积几何意义,平方线与法线夹角的cos值
shiniess : 高光的反光度;

光照计算

 

光照颜色 = (环境颜色 + 漫反射颜色 + 镜面反射颜色)* 衰减因子

衰减因子 = 1.0 /(距离衰减常量 + 线性衰减常量 * 距离 + 二次衰减常量 * 距离的平方)

 

距离衰减常量,线性衰减常量和二次衰减常量均为常量值

 

注意:环境光,漫反射光和镜面光的强度都会受距离的增大而衰减,只有发射光和全局环境光的强度不会受影

 

聚光灯因子

 

聚光灯夹角cos值 = power(max(0, dot(单位光源位置,单位光线向量)), 聚光灯指数);

单位光线向量是从光源指向顶点的单位向量
聚光灯指数,表示聚光灯的亮度程度
公式解读 : 单位光源位置 * 单位光线向量 点积 的 聚光灯指数次方。

聚光灯的有过渡与无过渡处理

增加过渡计算

 

聚光灯因子= clamp((外环的聚光灯角度cos值 – 当前顶点的聚光灯角度cos值) / (外环的聚光灯角度cos值 – 内环聚光灯的角度的cos值), 0, 1);

光照计算终极公式

 

光照颜色 = 发射颜色 + 全局环境颜色 + (环境颜色 + 漫反射颜色 + 镜面反 射颜色) * 聚光灯效果 * 衰减因子

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