由于像现在在最新版本的 OpenGL 规范中被标记为不推荐使用的内置制服gl_LightSource，我目前正在实现一个基本的照明系统（现在是点光源），它通过自定义的制服变量接收所有的光和材质信息。
我已经为点光源实现了光衰减和镜面高光，它似乎工作得很好，除了位置故障：我正在手动移动光，改变它沿 X 轴的位置。然而，光源（根据它投射在其下方方形平面上的光来判断）似乎并没有沿 X 轴移动，而是在 X 和 Z 轴上沿对角线移动（也可能是 Y，尽管它不是完全是定位错误）。
这是失真的截图（灯光在 -35, 5, 0，Suzanne ist 在 0, 2, 0:
：
灯光在 0、5、0 时看起来没问题：
根据 OpenGL 规范，所有默认光照计算都发生在eye coordinate中，这就是我在这里试图模拟的（因此光照位置与 vMatrix 相乘）。我只使用视图矩阵，因为将要渲染的顶点批次的模型转换应用到灯光并没有真正意义。
如果重要的话，所有平面的法线都指向正上方 - 0、1、0。
（注意：感谢 msell 和 myAces，我现在解决了这个问题！以下片段是更正的版本。现在还有一个选项可以将聚光灯参数添加到灯光（d3d 样式的））
这是我在顶点着色器中使用的代码：
#version 330
uniform mat4 mvpMatrix;
uniform mat4 mvMatrix;
uniform mat4 vMatrix;
uniform mat3 normalMatrix;
uniform vec3 vLightPosition;
uniform vec3 spotDirection;
uniform bool useTexture;
uniform bool fogEnabled;
uniform float minFogDistance;
uniform float maxFogDistance;
in vec4 vVertex;
in vec3 vNormal;
in vec2 vTexCoord;
smooth out vec3 vVaryingNormal;
smooth out vec3 vVaryingLightDir;
smooth out vec2 vVaryingTexCoords;
smooth out float fogFactor;
smooth out vec4 vertPos_ec;
smooth out vec4 lightPos_ec;
smooth out vec3 spotDirection_ec;
void main() {
// Surface normal in eye coords
vVaryingNormal = normalMatrix * vNormal;
vec4 vPosition4 = mvMatrix * vVertex;
vec3 vPosition3 = vPosition4.xyz / vPosition4.w;
vec4 tLightPos4 = vMatrix * vec4(vLightPosition, 1.0);
vec3 tLightPos = tLightPos4.xyz / tLightPos4.w;
// Diffuse light
// Vector to light source (do NOT normalize this!)
vVaryingLightDir = tLightPos - vPosition3;
if(useTexture) {
vVaryingTexCoords = vTexCoord;
}
lightPos_ec = vec4(tLightPos, 1.0f);
vertPos_ec = vec4(vPosition3, 1.0f);
// Transform the light direction (for spotlights)
vec4 spotDirection_ec4 = vec4(spotDirection, 1.0f);
spotDirection_ec = spotDirection_ec4.xyz / spotDirection_ec4.w;
spotDirection_ec = normalMatrix * spotDirection;
// Projected vertex
gl_Position = mvpMatrix * vVertex;
// Fog factor
if(fogEnabled) {
float len = length(gl_Position);
fogFactor = (len - minFogDistance) / (maxFogDistance - minFogDistance);
fogFactor = clamp(fogFactor, 0, 1);
}
}
这是我在片段着色器中使用的代码：
#version 330
uniform vec4 globalAmbient;
// ADS shading model
uniform vec4 lightDiffuse;
uniform vec4 lightSpecular;
uniform float lightTheta;
uniform float lightPhi;
uniform float lightExponent;
uniform int shininess;
uniform vec4 matAmbient;
uniform vec4 matDiffuse;
uniform vec4 matSpecular;
// Cubic attenuation parameters
uniform float constantAt;
uniform float linearAt;
uniform float quadraticAt;
uniform float cubicAt;
// Texture stuff
uniform bool useTexture;
uniform sampler2D colorMap;
// Fog
uniform bool fogEnabled;
uniform vec4 fogColor;
smooth in vec3 vVaryingNormal;
smooth in vec3 vVaryingLightDir;
smooth in vec2 vVaryingTexCoords;
smooth in float fogFactor;
smooth in vec4 vertPos_ec;
smooth in vec4 lightPos_ec;
smooth in vec3 spotDirection_ec;
out vec4 vFragColor;
// Cubic attenuation function
float att(float d) {
float den = constantAt + d * linearAt + d * d * quadraticAt + d * d * d * cubicAt;
if(den == 0.0f) {
return 1.0f;
}
return min(1.0f, 1.0f / den);
}
float computeIntensity(in vec3 nNormal, in vec3 nLightDir) {
float intensity = max(0.0f, dot(nNormal, nLightDir));
float cos_outer_cone = lightTheta;
float cos_inner_cone = lightPhi;
float cos_inner_minus_outer = cos_inner_cone - cos_outer_cone;
// If we are a point light
if(lightTheta > 0.0f) {
float cos_cur = dot(normalize(spotDirection_ec), -nLightDir);
// d3d style smooth edge
float spotEffect = clamp((cos_cur - cos_outer_cone) /
cos_inner_minus_outer, 0.0, 1.0);
spotEffect = pow(spotEffect, lightExponent);
intensity *= spotEffect;
}
float attenuation = att( length(lightPos_ec - vertPos_ec) );
intensity *= attenuation;
return intensity;
}
/**
* Phong per-pixel lighting shading model.
* Implements basic texture mapping and fog.
*/
void main() {
vec3 ct, cf;
vec4 texel;
float at, af;
if(useTexture) {
texel = texture2D(colorMap, vVaryingTexCoords);
} else {
texel = vec4(1.0f);
}
ct = texel.rgb;
at = texel.a;
vec3 nNormal = normalize(vVaryingNormal);
vec3 nLightDir = normalize(vVaryingLightDir);
float intensity = computeIntensity(nNormal, nLightDir);
cf = matAmbient.rgb * globalAmbient.rgb + intensity * lightDiffuse.rgb * matDiffuse.rgb;
af = matAmbient.a * globalAmbient.a + lightDiffuse.a * matDiffuse.a;
if(intensity > 0.0f) {
// Specular light
// - added *after* the texture color is multiplied so that
// we get a truly shiny result
vec3 vReflection = normalize(reflect(-nLightDir, nNormal));
float spec = max(0.0, dot(nNormal, vReflection));
float fSpec = pow(spec, shininess) * lightSpecular.a;
cf += intensity * vec3(fSpec) * lightSpecular.rgb * matSpecular.rgb;
}
// Color modulation
vFragColor = vec4(ct * cf, at * af);
// Add the fog to the mix
if(fogEnabled) {
vFragColor = mix(vFragColor, fogColor, fogFactor);
}
}
什么数学错误可能导致这种失真？
编辑1：
我已经更新了着色器代码。现在正在片段着色器中计算衰减，因为它一直都应该这样做。不过，它目前已被禁用 - 该错误与衰减没有任何关系。当仅渲染灯光的衰减因子时（参见片段着色器的最后几行），衰减正在被正确计算。这意味着灯光位置正在正确地转换为眼睛坐标，因此它不能成为错误的来源。
片段着色器的最后几行可用于一些（有点骇人听闻但仍然很有见地）的调试 - 似乎没有按片段计算光的强度，尽管我不知道为什么。
有趣的是，此错误仅在（非常）大的四边形（例如图像中的地板）上很明显。在小型模型上并不明显。
编辑2：
我已将着色器代码更新为工作版本。现在一切都很好，我希望它可以帮助任何未来的用户阅读这篇文章，因为截至今天，我还没有看到任何 glsl 教程实现完全没有固定功能和秘密隐式变换的灯光（例如gl_LightSource[i].*对眼睛空间的隐式变换）。
我的代码在 BSD 2 条款许可下获得许可，可以在 GitHub 上找到！