17/src/Lights.cpp

#include "Lights.h"

#include <GLM/gtc/matrix_transform.hpp>
#include <GLM/ext/matrix_transform.hpp>

void genShpere(Model& model, float radius, int sectorsCount); // Model.cpp

// Статическое поле для модели лампочки
GrouptedModel Bulb::bulb_model;

// Конструктор с координатами, цветом и радиусом
Bulb::Bulb(const glm::vec3 &pos, const glm::vec3 &c, float r, float a, const glm::vec3 &dir)
{
    // Если отладочная модель не загружена - загрузим
    if (!bulb_model.parts.size())
    {
        bulb_model = loadOBJtoGroupted("../resources/models/bulb.obj", "../resources/models/", "../resources/textures/"); 
        
        Model radius_sphere;
        // Сгенерируем и загрузим меш сферы
        genShpere(radius_sphere, 1, 16);
        bulb_model.parts.insert(bulb_model.parts.begin(), radius_sphere);
    }

    // Сохраним данные о параметрах источника:
    position = pos;
    color = c;
    radius = r;
    K[0] = 4.5/radius;
    K[1] = 4 * K[0] * K[0];
    angle = a;
    direction = dir;
}

// Отрисовка отладочной лампы и сферы
void Bulb::render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer)
{
    // Расположение uniform-переменных
    GLuint model_uniform = shaderProgram.getUniformLoc("model");
    GLuint angle_uniform = shaderProgram.getUniformLoc("angle");
    GLuint direction_uniform = shaderProgram.getUniformLoc("direction");
    
    // Загрузим направление
    glUniform3fv(direction_uniform, 1, &direction[0]);

    // Зададим параметры материала сфере действия
    bulb_model.parts[0].material.ka = color;
    bulb_model.parts[0].position = position;
    bulb_model.parts[0].scale = {radius, radius, radius};
    
    // Угол для сферы (рисуем направленный конус)
    glUniform1f(angle_uniform, angle); 

    // Рисование сферы покрытия источника в режиме линий
    glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
    bulb_model.parts[0].render(shaderProgram, material_buffer);
    glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);
    
    // Угол для лампочки = 180 (рисуем целую модель)
    glUniform1f(angle_uniform, 180); // Зададим параметры материала сфере действия
    
    // Зададим цвет для колбы (первая в составе модели)
    bulb_model.parts[1].material.ka = color;

    for (int i = 1; i < bulb_model.parts.size(); i++)
    {
        bulb_model.parts[i].position = position;
        bulb_model.parts[i].render(shaderProgram, material_buffer);
    }
}

// Задание радиуса и расчет коэф. угасания
void Bulb::setRadius(float r)
{
    radius = r;
    K[0] = 4.5/radius;
    K[1] = 4 * K[0] * K[0];
}

// Конструктор направленного источника с параметрами направления и цвета
Sun::Sun(const glm::vec3 &dir, const glm::vec3 &c) : direction(dir), color(c)
{
    
}

// Загрузка данных об источнике на шейдер
void Sun::upload(ShaderProgram &shaderProgram)
{
    GLuint direction_uniform = shaderProgram.getUniformLoc("Sun_direction");
    GLuint color_uniform = shaderProgram.getUniformLoc("Sun_color");

    // Загрузим данные
    glUniform3fv(direction_uniform, 1, &direction[0]);
    glUniform3fv(color_uniform, 1, &color[0]);
}

// Загружает матрицу проекции и трансформации в пространство источника
void Sun::pov(ShaderProgram &shaderProgram, Camera camera)
{
    // Точки по краям проекции камеры
    const glm::vec4 (*projCoords)[8] = camera.getProjCoords();

    glm::vec3 mean; // Среднее арифметическое
    glm::vec4 max, min; // макс и мин координаты
    glm::vec4 point; // Точка приведенная в пространство источника света
    
    glm::mat4 lightView; // Матрица вида для вычисляемого каскада
    glm::mat4 results[CAMERA_CASCADE_COUNT]; // Результат вычисления каждого каскада
    
    for (int cascade = 0; cascade < CAMERA_CASCADE_COUNT; cascade++)
    {
        mean = glm::vec3(0);
        // Найдем среднее арифметическое от точек для нахождения центра прямоугольника
        for (int i = 0; i < 8; i++)
            mean += glm::vec3(projCoords[cascade][i]);
        mean /= 8;
        // Используем среднее арифметическое для получения матрицы вида параллельного источника
        lightView = glm::lookAt(mean + glm::normalize(direction), mean, CAMERA_UP_VECTOR);
        
        // Примем первую точку как минимальную и максимальную (приведя в пространство вида источника)
        min = max = lightView * projCoords[cascade][0];
        // Для оставшихся точек
        for (int i = 1; i < 8; i++)
        {
            // Приведем в пространство вида источника
            point = lightView * projCoords[cascade][i];
            max = glm::max(max, point);
            min = glm::min(min, point);
        }

        // Максимальное значение глубины
        max.z = std::max(fabs(max.z), fabs(min.z));
        // На основании максимальных и минимальных координат создадим матрицу проекции источника
        results[cascade] = glm::ortho(min.x, max.x, min.y, max.y, min.z, max.z) * lightView;
    }
    // Загрузим данные о матрице проекции на выбранный шейдер
    GLuint lightVP_uniform = shaderProgram.getUniformLoc("Sun_VP");
    glUniformMatrix4fv(lightVP_uniform, CAMERA_CASCADE_COUNT, GL_FALSE, &results[0][0][0]);
}

// Пересчитывает матрицы проекции и трансформации в пространство источника
void Bulb::recalc_pov()
{
    float near_plane = 0.1f;
    glm::mat4 shadowProj = glm::perspective(glm::radians(90.0f), 1.0f, near_plane, radius);
    vp[0] = shadowProj * glm::lookAt(position, position + glm::vec3( 1.0f,  0.0f,  0.0f), glm::vec3(0.0f, -1.0f,  0.0f));
    vp[1] = shadowProj * glm::lookAt(position, position + glm::vec3(-1.0f,  0.0f,  0.0f), glm::vec3(0.0f, -1.0f,  0.0f));
    vp[2] = shadowProj * glm::lookAt(position, position + glm::vec3( 0.0f,  1.0f,  0.0f), glm::vec3(0.0f,  0.0f,  1.0f));
    vp[3] = shadowProj * glm::lookAt(position, position + glm::vec3( 0.0f, -1.0f,  0.0f), glm::vec3(0.0f,  0.0f, -1.0f));
    vp[4] = shadowProj * glm::lookAt(position, position + glm::vec3( 0.0f,  0.0f,  1.0f), glm::vec3(0.0f, -1.0f,  0.0f));
    vp[5] = shadowProj * glm::lookAt(position, position + glm::vec3( 0.0f,  0.0f, -1.0f), glm::vec3(0.0f, -1.0f,  0.0f));
}