PBR
This commit is contained in:
parent
fcf78bdc0c
commit
17a78d6c05
|
|
@ -35,8 +35,9 @@ uniform float camera_cascade_distances[4]; // Размер массива дол
|
|||
|
||||
uniform sampler2D gPosition;
|
||||
uniform sampler2D gNormal;
|
||||
uniform sampler2D gDiffuseP;
|
||||
uniform sampler2D gAmbientSpecular;
|
||||
uniform sampler2D gBaseColor;
|
||||
uniform sampler2D gRMS;
|
||||
uniform sampler2D gEmittedColor;
|
||||
uniform sampler2DArray sunShadowDepth;
|
||||
uniform samplerCubeArray pointShadowDepth;
|
||||
uniform sampler2D ssao;
|
||||
|
|
@ -51,25 +52,51 @@ layout(std140, binding = 4) uniform gamma
|
|||
|
||||
out vec4 color;
|
||||
|
||||
const float PI = 3.14159265359;
|
||||
|
||||
float D(vec3 H, vec3 N, float a)
|
||||
{
|
||||
float tmp = max(dot(N, H), 0);
|
||||
tmp = tmp*tmp*(a*a-1)+1;
|
||||
return a*a/(PI * tmp*tmp);
|
||||
}
|
||||
|
||||
float G_Sclick_Beckmann(float NDotDir, float a)
|
||||
{
|
||||
float tmp = (a+1)*(a+1) / 8;
|
||||
return 1 / (NDotDir * (1 - tmp) + tmp);
|
||||
}
|
||||
|
||||
float G_Smith(float LDotN, float CamDotN, float a)
|
||||
{
|
||||
return G_Sclick_Beckmann(LDotN, a) * G_Sclick_Beckmann(CamDotN, a);
|
||||
}
|
||||
|
||||
vec3 F(vec3 H, vec3 Cam_vertex, float metallic, float specular, vec3 base_color)
|
||||
{
|
||||
vec3 F0 = mix(vec3(0.08 * specular), base_color, metallic);
|
||||
return F0 + (1 - F0) * pow(1 - max(dot(H, Cam_vertex),0), 5);
|
||||
}
|
||||
|
||||
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;
|
||||
vec3 N = normalize(texture(gNormal, texCoord).rgb);
|
||||
vec3 base_color = texture(gBaseColor, texCoord).rgb;
|
||||
float roughness = texture(gRMS, texCoord).r;
|
||||
float metallic = texture(gRMS, texCoord).g;
|
||||
float specular = texture(gRMS, texCoord).b;
|
||||
float ssao_value = texture(ssao, texCoord).r;
|
||||
|
||||
// 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
|
||||
vec3 L_vertex; // Расположение источника относительно фрагмента
|
||||
float L_distance; // Расстояние от поверхности до источника
|
||||
float attenuation; // Коэф. угасания
|
||||
vec3 Cam_vertex = normalize(camera.position - fragPos); // Расположение камеры относительно фрагмента
|
||||
vec3 ks; // Интенсивность зеркального отражения
|
||||
vec3 fd, fs; // Диффузное и зеркальное отражения
|
||||
vec3 H; // Вектор половины пути
|
||||
float attenuation; // Угасание с учетом расстояния
|
||||
float acosA; // Косинус между вектором от поверхности к источнику и обратным направлением источника
|
||||
float intensity; // Интенсивность для прожектора
|
||||
vec3 fragPosLightSpace; // Фрагмент в пространстве источника
|
||||
|
|
@ -82,6 +109,8 @@ void main()
|
|||
|
||||
vec4 fragPosCamSpace = camera.view * vec4(fragPos, 1); // Фрагмент в пространстве камеры
|
||||
int cascade_index; // Индекс текущего каскада для вычисления теней
|
||||
float CamDotN = dot(Cam_vertex,N); // Скалярное произведение вектора на камеру и нормали
|
||||
float LDotN; // Скалярное произведение вектора на источник и нормали
|
||||
|
||||
// Определение индекса каскада в который попадает фрагмент (цикл на 1 меньше чем кол-во каскадов)
|
||||
for (cascade_index = 0; cascade_index < 3; cascade_index++)
|
||||
|
|
@ -89,118 +118,133 @@ void main()
|
|||
break;
|
||||
|
||||
// Фоновая освещенность
|
||||
color = vec4(ka, 1) * ssao_value;
|
||||
|
||||
// Расчет солнца, если его цвет не черный
|
||||
if (length(sun.color) > 0)
|
||||
color = vec4(texture(gEmittedColor, texCoord).rgb, 1);
|
||||
|
||||
// Если у модели есть нормаль
|
||||
if (length(N) > 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)
|
||||
// Расчет солнца, если его цвет не черный
|
||||
if (length(sun.color) > 0)
|
||||
{
|
||||
for(y = -1; y <= 1; ++y)
|
||||
// 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;
|
||||
texelSize = 1.0 / textureSize(sunShadowDepth, 0).xy; // Размер текселя текстуры теней
|
||||
for(x = -1; x <= 1; ++x)
|
||||
{
|
||||
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++)
|
||||
{
|
||||
// Обнулим значение тени
|
||||
shadowValue = 0;
|
||||
// Позиция фрагмента относительно источника
|
||||
fragPosLightSpace = fragPos - light_f.data[i].position;
|
||||
// Дистанция между фрагментом и источником в диапазоне [0;1]
|
||||
cubemap_depth = length(fragPosLightSpace) / light_f.data[i].attenuation.r;
|
||||
// Сдвиг для решения проблемы акне
|
||||
cubemap_depth -= max(0.05 * (1.0 - dot(N, light_f.data[i].direction_angle.xyz)), 0.005);
|
||||
for(x = -1; x <= 1; ++x)
|
||||
{
|
||||
for(y = -1; y <= 1; ++y)
|
||||
{
|
||||
for(z = -1; z <= 1; ++z)
|
||||
for(y = -1; y <= 1; ++y)
|
||||
{
|
||||
// Значение из кубической текстуры с учетом источника (i)
|
||||
pcfDepth = texture(pointShadowDepth, vec4(fragPosLightSpace + vec3(x, y, z)*cubemap_offset, i)).r;
|
||||
if(cubemap_depth > pcfDepth)
|
||||
shadowValue += 1.0;
|
||||
}
|
||||
pcfDepth = texture(sunShadowDepth, vec3(fragPosLightSpace.xy + vec2(x, y) * texelSize, cascade_index)).r;
|
||||
shadowValue += fragPosLightSpace.z > pcfDepth ? 1.0 : 0.0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
shadowValue /= (27);
|
||||
if (shadowValue < 1.0)
|
||||
{
|
||||
// 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)
|
||||
shadowValue /= 9.0;
|
||||
// Рассчитываем освещенность, если значение тени меньше 1
|
||||
if (shadowValue < 1.0)
|
||||
{
|
||||
// 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)
|
||||
// Данные об источнике относительно фрагмента
|
||||
L_vertex = normalize(sun.direction);
|
||||
LDotN = dot(L_vertex,N);
|
||||
if (LDotN > 0)
|
||||
{
|
||||
// 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);
|
||||
// Зеркальное отражение
|
||||
ks = F(H, Cam_vertex, metallic, specular, base_color);
|
||||
fs = ks * min(D(H, N, roughness*roughness) / 4, 1) * G_Smith(LDotN, CamDotN, roughness*roughness);
|
||||
|
||||
// Если источник - прожектор, то добавим смягчение
|
||||
if (light_f.data[i].direction_angle.a < 180)
|
||||
// Диффузное отражение
|
||||
fd = (1 - length(ks)/length(base_color)) * base_color;
|
||||
|
||||
// Результирующий цвет с учетом солнца
|
||||
color.rgb += (fd + fs) * sun.color * LDotN * (1.0 - shadowValue);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Цикл по источникам света
|
||||
int i;
|
||||
for (i = 0; i < light_f.count; i++)
|
||||
{
|
||||
// Обнулим значение тени
|
||||
shadowValue = 0;
|
||||
// Позиция фрагмента относительно источника
|
||||
fragPosLightSpace = fragPos - light_f.data[i].position;
|
||||
// Дистанция между фрагментом и источником в диапазоне [0;1]
|
||||
cubemap_depth = length(fragPosLightSpace) / light_f.data[i].attenuation.r;
|
||||
// Сдвиг для решения проблемы акне
|
||||
cubemap_depth -= max(0.05 * (1.0 - dot(N, sun.direction)), 0.005);
|
||||
for(x = -1; x <= 1; ++x)
|
||||
{
|
||||
for(y = -1; y <= 1; ++y)
|
||||
{
|
||||
for(z = -1; z <= 1; ++z)
|
||||
{
|
||||
intensity = clamp((light_f.data[i].direction_angle.a - acosA) / 5, 0.0, 1.0);
|
||||
diffuse *= intensity;
|
||||
specular *= intensity;
|
||||
// Значение из кубической текстуры с учетом источника (i)
|
||||
pcfDepth = texture(pointShadowDepth, vec4(fragPosLightSpace + vec3(x, y, z)*cubemap_offset, i)).r;
|
||||
if(cubemap_depth > pcfDepth)
|
||||
shadowValue += 1.0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
shadowValue /= (27);
|
||||
if (shadowValue < 1.0)
|
||||
{
|
||||
// Данные об источнике относительно фрагмента
|
||||
L_vertex = light_f.data[i].position - fragPos;
|
||||
// Расстояние от поверхности до источника
|
||||
L_distance = length(L_vertex);
|
||||
|
||||
color += ( vec4(light_f.data[i].color*kd*diffuse * attenuation, 1)
|
||||
+ vec4(light_f.data[i].color*ks*specular * attenuation, 1) ) * (1.0 - shadowValue);
|
||||
// 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.rgb))));
|
||||
// Если угол меньше угла источника или угол источника минимален, то считаем освещенность
|
||||
if(acosA <= light_f.data[i].direction_angle.a)
|
||||
{
|
||||
LDotN = dot(L_vertex,N);
|
||||
if (LDotN > 0)
|
||||
{
|
||||
// Вектор половины пути
|
||||
H = normalize(L_vertex + Cam_vertex);
|
||||
|
||||
// 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);
|
||||
|
||||
// Зеркальное отражение
|
||||
ks = F(H, Cam_vertex, metallic, specular, base_color);
|
||||
fs = ks * min(D(H, N, roughness*roughness) / 4, 1) * G_Smith(LDotN, CamDotN, roughness*roughness);
|
||||
|
||||
// Диффузное отражение
|
||||
fd = (1 - length(ks)/length(base_color)) * base_color;
|
||||
|
||||
// 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);
|
||||
fd *= intensity;
|
||||
fs *= intensity;
|
||||
}
|
||||
|
||||
color.rgb += (fd + fs) * light_f.data[i].color * attenuation * LDotN * (1.0 - shadowValue);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Применение гамма-коррекции
|
||||
color.rgb = pow(color.rgb, vec3(inv_gamma));
|
||||
color.rgb = pow(color.rgb * ssao_value, vec3(inv_gamma));
|
||||
|
||||
vec3 ID = texture(gID, texCoord).rgb;
|
||||
// Обводка выбранного объекта
|
||||
|
|
|
|||
Loading…
Reference in New Issue