OpenGL
/
18
1
0
Fork 0
Code Issues Pull Requests Packages Projects Releases 3 Wiki Activity

PBR

This commit is contained in:
Ковалев Роман Евгеньевич 2023-06-15 13:42:01 +03:00 committed by re.kovalev
parent fcf78bdc0c
commit 17a78d6c05
1 changed files with 149 additions and 105 deletions
Show Stats Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files

114
shaders/lighting.frag
View File

@ -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++)
@ -89,8 +118,11 @@ void main()
break;
// Фоновая освещенность
color = vec4(ka, 1) * ssao_value;
color = vec4(texture(gEmittedColor, texCoord).rgb, 1);
// Если у модели есть нормаль
if (length(N) > 0)
{
// Расчет солнца, если его цвет не черный
if (length(sun.color) > 0)
{
@ -102,6 +134,7 @@ void main()
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)
{
for(y = -1; y <= 1; ++y)
@ -110,22 +143,28 @@ void main()
shadowValue += fragPosLightSpace.z > pcfDepth ? 1.0 : 0.0;
}
}
shadowValue /= 9;
shadowValue /= 9.0;
// 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
LDotN = dot(L_vertex,N);
if (LDotN > 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
// 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;
// Результирующий цвет с учетом солнца
color += ( vec4(sun.color*kd*diffuse, 1)
+ vec4(sun.color*ks*specular, 1) ) * (1.0 - shadowValue);
color.rgb += (fd + fs) * sun.color * LDotN * (1.0 - shadowValue);
}
}
}
@ -140,7 +179,7 @@ void main()
// 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);
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)
@ -159,7 +198,6 @@ void main()
{
// Данные об источнике относительно фрагмента
L_vertex = light_f.data[i].position - fragPos;
// Расстояние от поверхности до источника
L_distance = length(L_vertex);
@ -169,38 +207,44 @@ 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))));
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)
{
// Диффузная составляющая
diffuse = max(dot(L_vertex, N), 0.0); // скалярное произведение с отсеканием значений < 0
LDotN = dot(L_vertex,N);
if (LDotN > 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);
// 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);
diffuse *= intensity;
specular *= intensity;
fd *= intensity;
fs *= intensity;
}
color += ( vec4(light_f.data[i].color*kd*diffuse * attenuation, 1)
+ vec4(light_f.data[i].color*ks*specular * attenuation, 1) ) * (1.0 - shadowValue);
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