GL02-04:OpenGL的flat修飾與雙面渲染

OpenGL的GLSL提供對(duì)變量的修飾符控制,不同的修飾符有不同的作用;同時(shí)提供很多內(nèi)置變量用于特定的用途,本主題就這兩個(gè)方面提供一個(gè)例子:
??1. flat修飾符的使用與效果
??2.gl_FrontFacing內(nèi)置邏輯變量的使用與效果


一、flat的使用與效果

  • 最輸出顏色上使用falt修飾
    • flat out vec4 color_light; // 最終輸出顏色

1. 代碼

#version 410 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 perspective;
// 定義材質(zhì):物體的三個(gè)顏色 + 鏡面光的光澤度(鏡面反光度)
struct materials{
    vec3 k_a;
    vec3 k_d;
    vec3 k_s;
    float shiness;
 };
uniform materials material;
// 光照顏色
struct lights{
    vec3 l_pos;  // 光線位置(世界坐標(biāo))
    vec3 l_a;    // 環(huán)境光顏色(
    vec3 l_d;    // 漫反射顏色
    vec3 l_s;    // 鏡面光顏色
};
uniform lights light;
flat out vec4 color_light; // 最終輸出顏色
void main(){
    // 1. 首先處理矩陣
    mat4 mv = view * model;    // 處理與位置有關(guān)的坐標(biāo)變換
    mat3 n_mv = mat3(vec3(mv[0]), vec3(mv[1]), vec3(mv[2]));   //處理與位置無(wú)關(guān)的坐標(biāo)變換(比如法向量):去掉最后一列的位移
    // 2. 變換法向量與頂點(diǎn)坐標(biāo),光線坐標(biāo)
    vec3 n = normalize(n_mv * aPos);  // 變換后的法向量:我們采用球體的頂點(diǎn)作為初始法向量;
    vec3 v_pos = vec3(mv * vec4(aPos,1.0));       // 變換后的頂點(diǎn)
    vec3 v_light = vec3(view * vec4(light.l_pos, 1.0));   // 變換后燈光的位置(燈光不受物體變換影響,只受照相機(jī)影響)

    // A.環(huán)境光
    vec3 a_out = material.k_a * light.l_a;
    // B.漫反射光
    //    B1. 計(jì)算燈光方向
    vec3 s = normalize(vec3(v_light - v_pos));
    //    B2. 計(jì)算漫反射因子
    float diff = max(dot(s, n),0.0);   // 計(jì)算內(nèi)積,并確保不為負(fù)數(shù)
    vec3 d_out = material.k_d * light.l_d * diff;   // 添加漫反射因子
    // C.鏡面光
    //    C1. 照相機(jī)視角方向
    vec3 v = normalize(-v_pos);  // 在照相機(jī)坐標(biāo),觀察者就在原點(diǎn),所以觀察者向量就是原點(diǎn)-物體向量
    //    C2. 光想反正方向
    vec3 r = reflect(s, n);
    //    C3. 計(jì)算鏡面光因子
    float specular = max(dot(r, v), 0.0);
    //    C4. 鏡面光輸出
    vec3 s_out = material.k_s * light.l_s * pow(specular, material.shiness);
    // 最終的顏色輸出
    vec3 color_out = a_out +  d_out + s_out;
    color_light = vec4(color_out, 1.0f); 
    gl_Position = perspective * view * model * vec4(aPos, 1.0);
}

2. 效果

flat的效果,塊渲染,而不是插值渲染

二、gl_FrontFacing內(nèi)置變量的雙面渲染實(shí)現(xiàn)

1. 代碼

  • 其中使用了GLSL的函數(shù)封裝,內(nèi)部的渲染使用的法向量是頂點(diǎn)坐標(biāo)法向量的反方向。
#version 410 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 perspective;
// 定義材質(zhì):物體的三個(gè)顏色 + 鏡面光的光澤度(鏡面反光度)
struct materials{
    vec3 k_a;
    vec3 k_d;
    vec3 k_s;
    float shiness;
 };
uniform materials material;
// 光照顏色
struct lights{
    vec3 l_pos;  // 光線位置(世界坐標(biāo))
    vec3 l_a;    // 環(huán)境光顏色(
    vec3 l_d;    // 漫反射顏色
    vec3 l_s;    // 鏡面光顏色
};
uniform lights light;

vec4 getColor(vec3 n, vec3 v_pos, vec3 v_light){
   // A.環(huán)境光
    vec3 a_out = material.k_a * light.l_a;
    // B.漫反射光
    //    B1. 計(jì)算燈光方向
    vec3 s = normalize(vec3(v_light - v_pos));
    //    B2. 計(jì)算漫反射因子
    float diff = max(dot(s, n),0.0);   // 計(jì)算內(nèi)積,并確保不為負(fù)數(shù)
    vec3 d_out = material.k_d * light.l_d * diff;   // 添加漫反射因子
    // C.鏡面光
    //    C1. 照相機(jī)視角方向
    vec3 v = normalize(-v_pos);  // 在照相機(jī)坐標(biāo),觀察者就在原點(diǎn),所以觀察者向量就是原點(diǎn)-物體向量
    //    C2. 光想反正方向
    vec3 r = reflect(s, n);
    //    C3. 計(jì)算鏡面光因子
    float specular = max(dot(r, v), 0.0);
    //    C4. 鏡面光輸出
    vec3 s_out = material.k_s * light.l_s * pow(specular, material.shiness);
    // 最終的顏色輸出
    vec3 color_out = a_out +  d_out + s_out;
    return vec4(color_out, 1.0);
}
out vec4 front; // 最終輸出顏色
flat out vec4 back;
void main(){
    // 1. 首先處理矩陣
    mat4 mv = view * model;    // 處理與位置有關(guān)的坐標(biāo)變換
    mat3 n_mv = mat3(vec3(mv[0]), vec3(mv[1]), vec3(mv[2]));   //處理與位置無(wú)關(guān)的坐標(biāo)變換(比如法向量):去掉最后一列的位移
    // 2. 變換法向量與頂點(diǎn)坐標(biāo),光線坐標(biāo)
    vec3 n = normalize(n_mv * aPos);  // 變換后的法向量:我們采用球體的頂點(diǎn)作為初始法向量;
    vec3 v_pos = vec3(mv * vec4(aPos,1.0));       // 變換后的頂點(diǎn)
    vec3 v_light = vec3(view * vec4(light.l_pos, 1.0));   // 變換后燈光的位置(燈光不受物體變換影響,只受照相機(jī)影響)

    front = getColor(n, v_pos, v_light);
    back = getColor(-n, v_pos, v_light);
    gl_Position = perspective * view * model * vec4(aPos, 1.0);
}

2. 效果

雙面渲染
  • 雙面渲染的問(wèn)題是背面沒(méi)有剔除,會(huì)產(chǎn)生渲染混亂的問(wèn)題。
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