在 glsl 中处理未定义、NaN 或 Inf 值。数学错误的思考

Question

我仍然没有摆脱 glsl 着色器（GL 2.0）中的一些恼人的错误...我已经寻找这个问题的解决方案超过 3 周了，但我没有得到任何结果。谷歌上有很多例子和解释，但没有一个真正有效。

首先，这是我的fragmentshader代码。之后我将解释到底问题是什么：

//fragmentshader
const int MAX_POINT_LIGHTS = LL.MAX_POINT_LIGHTS;
const int MAX_DIR_LIGHTS = LL.MAX_DIR_LIGHTS;
const int MAX_TEXTURES = LL.MAX_TEXTURES;
//float-precision
precision mediump float;
//varyings
varying vec2 texcoord;
varying vec3 normal;
varying vec3 position;
varying float depth;
//pointlights
uniform float pl_range[MAX_POINT_LIGHTS];
uniform vec3 pl_position[MAX_POINT_LIGHTS];
uniform vec3 pl_color[MAX_POINT_LIGHTS];
uniform vec3 pl_specular[MAX_POINT_LIGHTS];
//dirlights
uniform vec3 dl_direction[MAX_DIR_LIGHTS];
uniform vec3 dl_position[MAX_DIR_LIGHTS];
uniform vec3 dl_color[MAX_DIR_LIGHTS];
uniform vec3 dl_specular[MAX_POINT_LIGHTS];
//cameras
uniform vec3 camera;
//fog
uniform vec4 uVecFog;
uniform float uFogNear;
uniform float uFogFar;
//material
uniform vec3 mat_diff;
uniform vec3 mat_spec;
uniform float mat_shine;
uniform float mat_elum;
//texture
uniform sampler2D uTexture;
//ambientlight
vec4 ambient = vec4(0.0,0.0,0.0,0.0);

void main() {

    vec3 N = normalize(normal);
    vec3 V = normalize(camera - position);
    vec4 diff  = vec4(0.0,0.0,0.0,0.0);
    vec4 spec = vec4(0.0,0.0,0.0,0.0);
    //dirlights
    for(int i=0;i<MAX_DIR_LIGHTS;i++) {
        vec3 L = -normalize(dl_direction[i]);
        vec3 R = -normalize(reflect(L,N));
        float RV = max(dot(R,V),0.0);
        float S = pow(max(dot(R,V),0.0),mat_shine);
        float F = clamp(dot(L,N),0.0,1.0);
        diff += vec4(F * mat_diff * dl_color[i],1.0);
        spec = vec4(S * mat_spec * dl_specular[i],1.0);
    }

    //pointlights
    for(int i=0;i<MAX_POINT_LIGHTS;i++) {
        vec3 L = normalize(pl_position[i] - position);
        vec3 R = -normalize(reflect(L,N));
        float D = distance(pl_position[i],position);
        float DF = clamp(1.0 - D/pl_range[i],0.0,1.0);
        float S = pow(max(dot(R,V),0.0),mat_shine);
        float F = clamp(DF * max(dot(L,N),0.0),0.0,1.0);
        diff += vec4(F * mat_diff * pl_color[i],1.0);
        spec += vec4(DF * S * mat_spec * pl_specular[i],1.0);
    }
    //fog
    float fogDensity = 0.0;
    if (depth > uFogFar) {
        fogDensity = 1.0;
    } else if(depth > uFogNear) {
        float newDepth = depth-uFogNear;
        fogDensity = newDepth/(uFogFar-uFogNear);
    } else if (depth < uFogNear) {
        fogDensity = 0.0;
    }
    vec4 vecFog = uVecFog * fogDensity;
    //texturecolor
    vec4 colortex = texture2D(uTexture,vec2(texcoord.x,-texcoord.y));
    //final fragmentcolor
    gl_FragColor = mix((ambient + colortex * (diff + vec4(mat_diff * mat_elum,1.0)) + spec),vecFog,fogDensity);
}

给出以下变量值，其中：

• pl_ 是点光源值，
• dl_ 是方向光值，
• mat_diff 是材质的漫反射值，
• 还有 mat_spec、mat_elum、mat_shine 用于材质镜面反射、发光和光泽度，
• N = 法线，
• V = 到顶点的视图矢量，
• L = 到顶点的光矢量，
• R = 反射矢量，
• D =光距离，
• DF = 混合光的距离因子，
• S = 计算的镜面反射因子，
• F = L、N
• 和 diff 的点积，计算的漫反射/规格矢量的规格矢量和。

现在出现如下问题： 点光源本身运行完美。定向灯本身也可以完美运行。 但它们在一起不会很好地工作。我来具体说明一下问题： 我最多有 4 个点光源和 4 个方向光。为了进行测试，我使用了 4 个点光源和 1 个方向光。

• 如果我注释掉定向灯的 for 循环计算，我得到以下结果：
• 如果我注释掉点光源的 for 循环，则会得到以下结果：
• 如果我启用了两个 for 循环，则会发生以下情况：

定向光似乎完全被忽略。汽车仅由点光源照亮。

所以，我发现： 如果我改变 for 循环的顺序，点光源 ->定向光，而不是暗光 ->点光源，效果交换：忽略点光源，计算方向光。

我也发现，这个问题一定是由：pow()函数或除以零引起的，但是： 如果我注释掉以下代码行：

spec = vec4(S * mat_spec * dl_specular[i],1.0);
spec += vec4(DF * S * mat_spec * pl_specular[i],1.0);

我可以获得以下结果：

->通常为点光和定向光计算漫反射颜色！

所以我想到了如何消除这个问题，因为我认为0乘以0会导致数学错误。除以零也是如此...... 如何避免未定义的值？

android-glsl 中似乎不存在 isnan() 或 isinf() 函数。

安迪解决方案或提示我可以做得更好，这会起作用吗？ 如果任何答案能有所帮助，我会很高兴。三周以来这让我很生气。非常感谢各位帮助者！ :)

有关代码的更多信息： https://github.com/Chrise55/Llama3D