12/shaders/lighting.frag

162 lines
7.5 KiB
GLSL
Raw Normal View History

2023-01-08 14:29:05 +00:00
#version 420 core
in vec2 texCoord;
layout(std140, binding = 0) uniform Camera
{
mat4 projection;
mat4 view;
vec3 position;
} camera;
struct LightData
{
vec3 position;
vec3 color;
vec3 attenuation;
vec4 direction_angle;
};
layout(std140, binding = 2) uniform Light
{
LightData data[300];
int count;
} light_f;
layout(std140, binding = 3) uniform Sun
{
vec3 direction;
vec3 color;
mat4 vp[4];
} sun;
uniform float camera_cascade_distances[4]; // Размер массива должен соответствовать количеству каскадов
uniform sampler2D gPosition;
uniform sampler2D gNormal;
uniform sampler2D gDiffuseP;
uniform sampler2D gAmbientSpecular;
uniform sampler2DArray sunShadowDepth;
out vec4 color;
void main()
{
// Получим данные из текстур буфера
vec3 fragPos = texture(gPosition, texCoord).rgb;
vec3 N = texture(gNormal, texCoord).rgb;
vec3 kd = texture(gDiffuseP, texCoord).rgb;
vec3 ka = texture(gAmbientSpecular, texCoord).rgb;
float ks = texture(gAmbientSpecular, texCoord).a;
float p = texture(gDiffuseP, texCoord).a;
// Переменные используемые в цикле:
vec3 L_vertex; // Данные об источнике относительно фрагмента
vec3 Cam_vertex = normalize(camera.position - fragPos); // Данные о камере относительно фрагмента
float diffuse; // Диффузная составляющая
vec3 H; // Вектор половины пути
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
float intensity; // Интенсивность для прожектора
vec3 fragPosLightSpace; // Фрагмент в пространстве источника
float shadowValue; // Значение затененности
vec2 texelSize = 1.0 / textureSize(sunShadowDepth, 0).xy; // Размер текселя текстуры теней
int x, y; // Счетчик для PCF
float pcfDepth; // Глубина PCF
vec4 fragPosCamSpace = camera.view * vec4(fragPos, 1); // Фрагмент в пространстве камеры
int cascade_index; // Индекс текущего каскада для вычисления теней
// Определение индекса каскада в который попадает фрагмент (цикл на 1 меньше чем кол-во каскадов)
for (cascade_index = 0; cascade_index < 3; cascade_index++)
if (abs(fragPosCamSpace.z) < camera_cascade_distances[cascade_index])
break;
// Фоновая освещенность
color = vec4(ka, 1);
// Расчет солнца, если его цвет не черный
if (length(sun.color) > 0)
{
// Расположение фрагмента в координатах теневой карты
fragPosLightSpace = (sun.vp[cascade_index] * vec4(fragPos, 1.0)).xyz;
// Переход от [-1;1] к [0;1]
fragPosLightSpace = (fragPosLightSpace + vec3(1.0)) / 2;
// Сдвиг для решения проблемы акне
fragPosLightSpace.z -= max(0.05 * (1.0 - dot(N, sun.direction)), 0.005);
// Проверка PCF
shadowValue = 0.0;
for(x = -1; x <= 1; ++x)
{
for(y = -1; y <= 1; ++y)
{
pcfDepth = texture(sunShadowDepth, vec3(fragPosLightSpace.xy + vec2(x, y) * texelSize, cascade_index)).r;
shadowValue += fragPosLightSpace.z > pcfDepth ? 1.0 : 0.0;
}
}
shadowValue /= 9;
// Рассчитываем освещенность, если значение тени меньше 1
if (shadowValue < 1.0)
{
// Данные об источнике относительно фрагмента
L_vertex = normalize(sun.direction);
// 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
// Результирующий цвет с учетом солнца
color += ( vec4(sun.color*kd*diffuse, 1)
+ vec4(sun.color*ks*specular, 1) ) * (1.0 - shadowValue);
}
}
// Цикл по источникам света
int i;
for (i = 0; i < light_f.count; i++)
{
// Данные об источнике относительно фрагмента
L_vertex = light_f.data[i].position - fragPos;
// Расстояние от поверхности до источника
L_distance = length(L_vertex);
// Проверка на дистанцию
if (L_distance < light_f.data[i].attenuation.r)
{
// 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
// 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);
// Если источник - прожектор, то добавим смягчение
if (light_f.data[i].direction_angle.a < 180)
{
intensity = clamp((light_f.data[i].direction_angle.a - acosA) / 5, 0.0, 1.0);
diffuse *= intensity;
specular *= intensity;
}
color += vec4(light_f.data[i].color*kd*diffuse * attenuation, 1)
+ vec4(light_f.data[i].color*ks*specular * attenuation, 1);
}
}
}
}