如何在 GLSL 中将定向光转换到相机空间

Question

我有以下用于照明的 GLSL 代码：

uniform vec3 lightDir; // Parallel light
uniform float ambient;
uniform vec3 lightColour;

void main()
{
     gl_Position = ftransform();

     vec3 eyeNormal = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);
     float intensity = max(ambient, dot(eyeNormal, normalize(-lightDir));

     gl_FrontColor = gl_Color * vec4(lightColour, 1.0) * intensity;
}

光矢量在世界空间中指定。我使用 gluLookAt 设置相机方向和位置。由于 OpenGL 假定光矢量位于相机空间中，因此光会随相机移动，而不是保持在固定方向。

我尝试在调用 gluLookAt 之前和之后激活着色器并设置光矢量，但得到了相同的效果。我究竟需要做什么才能正确转换光矢量？

Answer 1

您必须决定在哪个空间进行照明。如果您想遵循“标准”OpenGL，那么它就是视图空间。然后，您的光矢量必须通过视图矩阵的旋转部分进行旋转，然后再传递到着色器（恕我直言，最简单的解决方案）。

您还可以在其他空间（切线、对象、世界甚至屏幕空间 - 用于延迟着色）应用灯光，但这是不同的主题。另请注意，对于高级使用，您将需要忘记 OpenGL 并使用您自己的矩阵和着色器完成所有操作（没有默认的照明/转换内容）。

Answer 2

您遇到了一个常见问题，经常在在线 GLSL 教程中看到。您通过制服传递照明值。为什么不使用 glLight 调用（例如固定函数渲染），并从 gl_LightSource[n] 中提取值。不同之处在于 openGL 会自动平移视图空间中的所有内容。

void main()
{
    // remember: directional lights are GL_POSITION with w = 0
    vec3 lightDir = vec3(gl_LightSource[0].position); 
    float ambient = gl_LightSource[0].ambient;
    vec3 lightColour = vec3(gl_LightSource[0].diffuse);


    gl_Position = ftransform();

    vec3 eyeNormal = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);
    float intensity = max(ambient, dot(eyeNormal, normalize(-lightDir));

    gl_FrontColor = gl_Color * vec4(lightColour, 1.0) * intensity;
}

关于该主题的始终很棒的资源：http://www.lighthouse3d.com/ opengl/glsl/index.php?lights

GLSL Cheat 总是很有用：http://www.cs.brown.edu/courses/cs123/resources/glslQuickRef.pdf

Answer 3

着色器中的问题是您有眼睛空间法线和世界空​​间灯光。
我不确定，但是通过法线矩阵转换光矢量应该可以解决问题。

或者，为了提高效率，您可以在对象空间（在程序代码中）中变换光向量，然后不需要对每个法线进行变换。

Answer 4

我怀疑部分问题在于：
floattensity = max(ambient, dot(eyeNormal, normalize(-lightDir));。

在基于朗伯的着色器中，环境项是按点积缩放的。这里环境项经常会断言自己因为它可能大于点积。gl_NormalMatrix 的使用也是一个问题，因为如上所述，这意味着 lightDir 位于对象空间中，而法线向量则从对象空间转换为眼睛坐标

。 ：

vec3 n=normalize(normal);
float ndotl=max(0.0, dot(n, normalize(lightDir)));

vec3 diffuse=ambient * ndotl; 

Answer 5

Shader中的代码计算的是方向光，它不随光的位置而变化，因此您应该使用spotLight或pointLight函数。

尝试为这些光源找到着色器。如果您找不到，请告诉我，以便我给您发送一份。