Определение угла и рисование части отладочной сферы

include/Lights.h

@@ -7,6 +7,8 @@
 
 // Максимальное число источников света
 #define MAX_LIGHTS 300
+// Стандартное направление источника без поворота
+#define DEFAULT_LIGHT_DIRECTION glm::vec4(0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f)
 
 // Точечный источник света
 struct LightData 
@@ -14,6 +16,7 @@ struct LightData
     alignas(16) glm::vec3 position; // Позиция
     alignas(16) glm::vec3 color; // Цвет 
     alignas(16) glm::vec3 attenuation; // Радиус действия источника, линейный и квадратичный коэф. угасания   
+    alignas(16) glm::vec4 direction_angle; // Направление и половинный угол освещенности
 };
 
 // Источник света
@@ -32,6 +35,9 @@ class Light : public Node
         const float& c_radius() const; // Константный доступ к радиусу
         float& e_radius(); // Неконстантная ссылка для изменений радиуса
 
+        const float& c_angle() const; // Константный доступ к углу освещенности
+        float& e_angle(); // Неконстантная ссылка для изменений угла освещенности
+
         static void render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer); // Рисование отладочных лампочек
     private:
         Light(); // Конструктор без параметров
@@ -41,6 +47,7 @@ class Light : public Node
 
         glm::vec3 color; // Цвет
         float radius; // Радиус действия источника
+        float angle; // Угол полный освещенности 
 
         int index; // Индекс в массиве отправки (может не совпадать с lights) для дефрагментированного доступа
         static Light& findByIndex(GLuint index); // Возвращает ссылку на источник с нужным индексом

shaders/bulb.frag

@@ -8,9 +8,18 @@ layout(std140, binding = 1) uniform Material
     float p;
 };
 
+in vec3 pos_local;
+
 out vec4 color;
 
+uniform float angle;
+uniform vec3 direction;
+
 void main()
 {   
-    color = vec4(ka, 1);
+    float cosA = dot(normalize(pos_local), normalize(direction));
+    if (degrees(acos(cosA)) <= angle)
+        color = vec4(ka, 1);
+    else
+        discard;
 }

shaders/bulb.vert

@@ -11,7 +11,10 @@ layout(std140, binding = 0) uniform Camera
 
 uniform mat4 model;
 
+out vec3 pos_local;
+
 void main() 
 { 
+    pos_local = pos;
     gl_Position = camera.projection * camera.view * model * vec4(pos, 1.0);
 } 

shaders/lighting.frag

@@ -14,6 +14,7 @@ struct LightData
     vec3 position;
     vec3 color;
     vec3 attenuation;
+    vec4 direction_angle;
 };
 
 layout(std140, binding = 2) uniform Light
@@ -47,6 +48,8 @@ void main()
     float specular; // Зеркальная составляющая
     float L_distance; // Расстояние от поверхности до источника
     float attenuation; // Коэф. угасания
+    float acosA; // Косинус между вектором от поверхности к источнику и обратным направлением источника
+
     
     // Фоновая освещенность
     color = vec4(ka, 1);
@@ -66,20 +69,25 @@ void main()
         {
             // Нормирование вектора
             L_vertex = normalize(L_vertex);
+            // арккосинус между вектором от поверхности к источнику и обратным направлением источника
+            acosA = degrees(acos(dot(-L_vertex, normalize(light_f.data[i].direction_angle.xyz))));
+            // Если угол меньше угла источника или угол источника минимален, то считаем освещенность
+            if(acosA <= light_f.data[i].direction_angle.a) 
+            {
+                // Диффузная составляющая
+                diffuse = max(dot(L_vertex, N), 0.0); // скалярное произведение с отсеканием значений < 0
+                
+                // Вектор половины пути
+                H = normalize(L_vertex + Cam_vertex);
+                // Зеркальная составляющая
+                specular = pow(max(dot(H, N), 0.0), p*4); // скалярное произведение с отсеканием значений < 0 в степени p
 
-            // Диффузная составляющая
-            diffuse = max(dot(L_vertex, N), 0.0); // скалярное произведение с отсеканием значений < 0
-            
-            // Вектор половины пути
-            H = normalize(L_vertex + Cam_vertex);
-            // Зеркальная составляющая
-            specular = pow(max(dot(H, N), 0.0), p*4); // скалярное произведение с отсеканием значений < 0 в степени p
+                // Угасание с учетом расстояния
+                attenuation = 1 / (1 + light_f.data[i].attenuation[1] * L_distance + light_f.data[i].attenuation[2] * L_distance * L_distance);
 
-            // Угасание с учетом расстояния
-            attenuation = 1 / (1 + light_f.data[i].attenuation[1] * L_distance + light_f.data[i].attenuation[2] * L_distance * L_distance);
-
-            color += vec4(light_f.data[i].color*kd*diffuse  * attenuation, 1) 
-                  +  vec4(light_f.data[i].color*ks*specular * attenuation, 1);
+                color += vec4(light_f.data[i].color*kd*diffuse  * attenuation, 1) 
+                      +  vec4(light_f.data[i].color*ks*specular * attenuation, 1);
+            }
         }
     }
 } 

src/Lights.cpp

@@ -104,6 +104,10 @@ void Light::toData()
         data[index].attenuation[1] = 4.5/radius;      // Линейный коэф. угасания
         data[index].attenuation[2] = 4 * data[index].attenuation[1] * data[index].attenuation[1]; // Квадратичный коэф. угасания
     }
+    // Направление и угол источника
+    data[index].direction_angle = glm::vec4( glm::normalize(glm::vec3(result_transform * DEFAULT_LIGHT_DIRECTION))
+                                           , angle / 2 // Половинный угол для вычислений на шейдере
+                                           );
 }
 
 // Возвращает ссылку на новый источник света
@@ -150,7 +154,7 @@ Light& Light::findByIndex(GLuint index)
 }
 
 // Конструктор без параметров
-Light::Light() : Node(), index(-1), uploadReq(false), color(1.0f), radius(10.0f)
+Light::Light() : Node(), index(-1), uploadReq(false), color(1.0f), radius(10.0f), angle(360.0f)
 {
     
 }
@@ -165,6 +169,7 @@ Light& Light::operator=(const Light& other)
         uploadReq = other.uploadReq; // Необходимость загрузки 
         color = other.color;
         radius = other.radius;
+        angle = other.angle;
 
         Node::operator=(other);
     }
@@ -183,9 +188,17 @@ void Light::render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer)
     static Scene bulb = loadOBJtoScene("../resources/models/bulb.obj", "../resources/models/", "../resources/textures/");
     static Model sphere = genShpere(1, 16, &bulb.root);
 
+    GLuint angle_uniform = shaderProgram.getUniformLoc("angle");
+    GLuint direction_uniform = shaderProgram.getUniformLoc("direction");
+
     // Цикл по источникам света
     for (int i = 0; i < count; i++)
     {
+        // Загрузим направление
+        glUniform3fv(direction_uniform, 1, &data[i].direction_angle.x);
+        // Угол для лампочки = 180 (рисуем целую модель)
+        glUniform1f(angle_uniform, 180); // Зададим параметры материала сфере действия
+        
         // Сдвиг на позицию источника
         bulb.root.e_position() = data[i].position;
         sphere.e_scale() = glm::vec3(data[i].attenuation.r); // Масштабирование сферы
@@ -195,6 +208,9 @@ void Light::render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer)
         // Вызов отрисовки
         bulb.render(shaderProgram, material_buffer);    
 
+        // Угол для сферы (рисуем направленный конус)
+        glUniform1f(angle_uniform, data[i].direction_angle.a); 
+
         // Рисование сферы покрытия источника в режиме линий
         glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
         sphere.render(shaderProgram, material_buffer);
@@ -215,3 +231,17 @@ float& Light::e_radius()
 
     return radius;
 }
+
+// Константный доступ к углу освещенности
+const float& Light::c_angle() const
+{
+    return angle;
+}
+
+// Неконстантная ссылка для изменений угла освещенности
+float& Light::e_angle()
+{
+    uploadReq = true;
+
+    return angle;
+}

src/main.cpp

@@ -108,6 +108,7 @@ int main(void)
     Light& first = Light::getNew();
     first.e_color() = {1.0f, 0.0f, 0.0f}; // цвет
     first.e_position() = {0.3f, 0.1f, 0.5f}; // Позиция
+    first.e_angle() = 70.0f;
     Light& second = Light::getNew();
     second.e_color() = {0.0f, 0.0f, 1.0f}; // цвет
     second.e_position() = {-0.3f, -0.1f, 0.5f}; // Позиция