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@@ -16,13 +16,13 @@
为了创建有趣的视觉场景,我们希望模拟至少这三种光照元素。我们将以最简单的一个开始:**环境光照**。
## 环境光照(Ambient Lighting)
# 环境光照
光通常都不是来自于同一光源,而是来自散落于我们周围的很多光源,即使它们可能并不是那么显而易见。光的一个属性是,它可以向很多方向发散和反弹,所以光最后到达的地点可能并不是它所临近的直射方向;光能够像这样**反射(Reflect)**到其他表面,一个物体的光照可能受到来自一个非直射的光源影响。考虑到这种情况的算法叫做**全局照明(Global Illumination)**算法,但是这种算法既开销高昂又极其复杂。
因为我们不是复杂和昂贵算法的死忠粉丝,所以我们将会使用一种简化的全局照明模型,叫做环境光照。如你在前面章节所见,我们使用一个(数值)很小的常量(光)颜色添加进物体**片段**(Fragment指当前讨论的光线在物体上的照射点)的最终颜色里,这看起来就像即使没有直射光源也始终存在着一些发散的光。
因为我们不是复杂和昂贵算法的死忠粉丝,所以我们将会使用一种简化的全局照明模型,叫做环境光照(Ambient Lighting)。如你在前面章节所见,我们使用一个(数值)很小的常量(光)颜色添加进物体**片段**(Fragment指当前讨论的光线在物体上的照射点)的最终颜色里,这看起来就像即使没有直射光源也始终存在着一些发散的光。
把环境光添加到场景里非常简单。我们用光的颜色乘以一个(数值)很小常量环境因子,再乘以物体的颜色,然后使用它作为片段的颜色:
把环境光添加到场景里非常简单。我们用光的颜色乘以一个(数值)很小常量环境因子,再乘以物体的颜色,然后使用它作为片段的颜色:
```c++
void main()
@@ -38,9 +38,9 @@ void main()
![](http://learnopengl.com/img/lighting/ambient_lighting.png)
## 漫反射光照(Diffuse Lighting)
# 漫反射光照
环境光本身不提供最明显的光照效果,但是漫反射光照会对物体产生显著的视觉影响。漫反射光使物体上与光线排布越近的片段越能从光源处获得更多的亮度。为了更好的理解漫反射光照,请看下图:
环境光本身不提供最明显的光照效果,但是漫反射光照(Diffuse Lighting)会对物体产生显著的视觉影响。漫反射光使物体上与光线排布越近的片段越能从光源处获得更多的亮度。为了更好的理解漫反射光照,请看下图:
![](http://learnopengl.com/img/lighting/diffuse_light.png)
@@ -59,9 +59,9 @@ void main()
- 法向量:一个垂直于顶点表面的向量。
- 定向的光线:作为光的位置和片段的位置之间的向量差的方向向量。为了计算这个光线,我们需要光的位置向量和片段的位置向量。
### 法向量(Normal Vector)
## 法向量
法向量是垂直于顶点表面的(单位)向量。由于顶点自身并没有表面(它只是空间中一个独立的点)我们利用顶点周围的顶点计算出这个顶点的表面。我们能够使用叉乘这个技巧为立方体所有的顶点计算出法线但是由于3D立方体不是一个复杂的形状所以我们可以简单的把法线数据手工添加到顶点数据中。更新的顶点数据数组可以在[这里](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/basic_lighting_vertex_data)找到。试着去想象一下,这些法向量真的是垂直于立方体的各个面的表面的(一个立方体由6个面组成)。
法向量(Normal Vector)是垂直于顶点表面的(单位)向量。由于顶点自身并没有表面(它只是空间中一个独立的点)我们利用顶点周围的顶点计算出这个顶点的表面。我们能够使用叉乘这个技巧为立方体所有的顶点计算出法线但是由于3D立方体不是一个复杂的形状所以我们可以简单的把法线数据手工添加到顶点数据中。更新的顶点数据数组可以在[这里](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/basic_lighting_vertex_data)找到。试着去想象一下,这些法向量真的是垂直于立方体的各个面的表面的(一个立方体由6个面组成)。
因为我们向顶点数组添加了额外的数据,所以我们应该更新光照的顶点着色器:
@@ -102,7 +102,7 @@ void main()
in vec3 Normal;
```
### 计算漫反射光照
## 计算漫反射光照
每个顶点现在都有了法向量但是我们仍然需要光的位置向量和片段的位置向量。由于光的位置是一个静态变量我们可以简单的在片段着色器中把它声明为uniform
@@ -174,7 +174,7 @@ color = vec4(result, 1.0f);
如果你遇到很多困难,可以对比[完整的源代码](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/basic_lighting_diffuse)以及[片段着色器](http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=lighting/basic_lighting_diffuse&type=fragment)代码。
### 最后一件事
## 最后一件事
现在我们已经把法向量从顶点着色器传到了片段着色器。可是,目前片段着色器里,我们都是在世界空间坐标中进行计算的,所以,我们不是应该把法向量转换为世界空间坐标吗?基本正确,但是这不是简单地把它乘以一个模型矩阵就能搞定的。
@@ -202,11 +202,11 @@ Normal = mat3(transpose(inverse(model))) * normal;
对于着色器来说逆矩阵也是一种开销比较大的操作因此无论何时在着色器中只要可能就应该尽量避免逆操作因为它们必须为你场景中的每个顶点进行这样的处理。以学习的目的这样做很好但是对于一个对于效率有要求的应用来说在绘制之前你最好用CPU计算出正规矩阵然后通过uniform把值传递给着色器(和模型矩阵一样)。
## 镜面光照(Specular Lighting)
# 镜面光照
如果你还没被这些光照计算搞得精疲力尽,我们就再把镜面高光(Specular Highlight)加进来,这样冯氏光照才算完整。
和环境光照一样,镜面光照同样依据光的方向向量和物体的法向量,但是这次它也会依据观察方向,例如玩家是从什么方向看着这个片段的。镜面光照根据光的反射特性。如果我们想象物体表面像一面镜子一样,那么,无论我们从哪里去看那个表面所反射的光,镜面光照都会达到最大化。你可以从下面的图片看到效果:
和环境光照一样,镜面光照(Specular Lighting)同样依据光的方向向量和物体的法向量,但是这次它也会依据观察方向,例如玩家是从什么方向看着这个片段的。镜面光照根据光的反射特性。如果我们想象物体表面像一面镜子一样,那么,无论我们从哪里去看那个表面所反射的光,镜面光照都会达到最大化。你可以从下面的图片看到效果:
![](http://learnopengl.com/img/lighting/basic_lighting_specular_theory.png)