本人初学者，文中定有代码、术语等错误，欢迎指正
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高级光照
Phong光照的缺点
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造成Phong光照缺点的两个条件
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当物体的高光反光度（shiness）比较小时
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什么是高光的反光度
在片段着色器计算镜面光照分量时
float spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0), 32);// spec = 光源对当前片段的镜面光影响 vec3 specular = specularStrength * spec * lightColor;// specular = 镜面光照分量第一行代码:float spec=…，其中32就是片段的高光反光度
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shiness小到什么程度
小于1以下（下面有例子：代值计算shiness比较小时对spec的影响）
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视线与反射光线向量的夹角大于90度
左图小于90度，右图大于90度
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满足上一点的两个条件，会引起问题
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图示
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文字描述
如红色箭头所指，在镜面高光区域的边缘出现了一道很明显的断层。
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将两个条件转换为具体值计算如何影响spec的（大概率有误，请指正）
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测试前需了解
cos：在0-90度是
1至0，在90度-180度是0至-1 -
测试pow(a，b)值
a = dot(viewDir, reflectDir)
b = shiness
// 用例一 for (float i = 0; i <= 0.1; i += 0.01) { float spec = pow(i, 0.2);// shiness：0.2 < 1 cout << "pow("<< i <<", 0.2):" << spec << endl; } cout << "---" << endl; // 用例二 for (float i = 2; i <= 2.1; i += 0.01) { float spec = pow(i, 0.2);// shiness：0.2 < 1 cout << "pow(" << i << ", 0.2):" << spec << endl; } cout << "---" << endl; // 用例三 float spec = pow(-0.1, 0.2);// shiness：0.2 < 1 cout << "pow(-0.1, 0.2):" << spec << endl; cout << "---" << endl; // 用例四 spec = pow(-2, 2); // shiness：2 > 1 cout << "pow(-2, 2):" << spec << endl;
看输出可知
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a^b，a=0.01<1，b=0.2<1，pow(a，b)后大于a
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a^b，a=2.01>1，b=0.2<1，pow(a，b)后小于a
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a^b，a<0，b=0.2<1，pow(a，b)后非法数字
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a^b，a<0，b=2>1 ，pow(a，b)后合法数字
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再回到片段着色器中计算
specspec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0), 0.2);// 光源对当前片段的镜面光影响 vec3 specular = specularStrength * spec * lightColor;// 镜面光照分量-
当视线与反射光线向量的夹角大于90度，比如夹角是：120
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dot(viewDir, reflectDir) = cos(120) = -0.5
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max(-0.5, 0.0) = 0 （注意：max(-0.5 , 0 ) 取最大的为0）
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从而spec = pow(a=0, b=0.2) = 0
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则specular = 0，根本没有镜面光照分量，即：这个片段没有镜面高光，不会造成此片段的颜色太亮
个人认为：镜面高光区域的边缘出现了一道很明显的断层，此时视线与反射光线向量的夹角
并不大于90度（大概率我错了，求大佬指正） -
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但是图中边缘区域确实有镜面高光断层
则只有可能是视线与反射光线向量的夹角小于90度，并且接近90度，从而cos角度为很小的值，比如夹角是：87.708
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dot(viewDir, reflectDir) = cos(87.708) 约等于0.04
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max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0) = 0.04
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spec = pow(0.04, 0.2) = 0.525306 (对应上述代值计算的 用例一)
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specular = specularStrength * 0.525306 * vec3(1)
镜面光照分量 = specularStrength * spec * 光照颜色白色1，而0.525306约是1/2，1是白色，1/2是一半的白色，所以边缘区域的光高亮，出现断层。
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Blinn-Phong
介绍
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目的
解决上述Phong提到的问题（在镜面高光区域的边缘出现了一道很明显的断层）
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解决方式
不再计算反射向量与观察向量的点积。
而是用
半程向量(Halfway Vector)与法线向量的点积。 -
什么是半程向量
光线与视线夹角一半方向上的一个单位向量
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图示
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几个要点
- 当半程向量与法线向量越接近时，镜面光分量就越大
- 不论观察者向哪个方向看，半程向量与表面法线之间的夹角都不会超过90度（除非光源在表面以下）
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如何计算半程向量
只需要将光线的方向向量和观察向量加到一起，并将结果正规化(Normalize)
// 半程向量 vec3 halfwayDir = normalize(lightDir + viewDir);
例子
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代码
glsl
#version 330 core layout (location = 0) in vec3 aPos; layout (location = 1) in vec3 aNormal; layout (location = 2) in vec2 aTexCoords; out VS_OUT{ // 4.8节讲的接口块 vec3 FragPos; vec3 Normal; vec2 TexCoords; }vs_out; uniform mat4 projection; uniform mat4 view; uniform mat4 model; void main() { // 虽然没乘model矩阵到世界空间，但model是单位矩阵，可以认为已经在世界空间了 vs_out.FragPos = aPos; vs_out.Normal = aNormal; vs_out.TexCoords = aTexCoords; gl_Position = projection * view * vec4(aPos, 1.0); }#version 330 core out vec4 FragColor; in VS_OUT{ vec3 FragPos; vec3 Normal; vec2 TexCoords; }fs_in; uniform sampler2D floorTexture; uniform vec3 lightPos; uniform vec3 viewPos; uniform bool blinn; void main() { // 采样纹理作为光照颜色 vec3 color = texture(floorTexture, fs_in.TexCoords).rgb; // 环境光 float ambientStrength = 0.05; vec3 ambient = ambientStrength * color; // 漫反射 vec3 lightDir = normalize(lightPos - fs_in.FragPos); vec3 normal = normalize(fs_in.Normal); float diff = max(dot(normal, lightDir), 0.0); vec3 diffuse = diff * color; // 环境光照 vec3 viewDir = normalize(viewPos - fs_in.FragPos); // 是观察者方向，不是观察者看向的方向 float spec = 0.0; if(blinn){ // blinn-pong：半程方向向量与法线方向向量的点积 // 半程向量/// vec3 halfwayDir = normalize(lightDir + viewDir); spec = pow(max(dot(normal, halfwayDir), 0.0), 1); } else { // pong：观察者方向向量与反射方向向量的点积 vec3 reflectDir = reflect(-lightDir, normal); spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0), 1); } float specularStrength = 0.3; vec3 specular = specularStrength * spec * vec3(1);// 不像漫反射需要乘以纹理颜色，而是乘以1，表示镜面光的颜色为白色 FragColor = vec4(ambient + diffuse + specular, 1.0); }cpp
float planeVertices[] = { // positions // normals // texcoords 10.0f, -0.5f, 10.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 10.0f, 0.0f, ....... }; // first, configure the cube's VAO (and VBO) unsigned int planeVBO, planeVAO; glGenVertexArrays(1, &planeVAO); glBindVertexArray(planeVAO); glGenBuffers(1, &planeVBO); glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, planeVBO); glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(planeVertices), planeVertices, GL_STATIC_DRAW); // position attribute glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void*)0); glEnableVertexAttribArray(0); glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float))); glEnableVertexAttribArray(1); glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void*)(6 * sizeof(float))); glEnableVertexAttribArray(2); unsigned int floorTexture = loadTexture("assest/textures/wood.png"); lightingShader.use(); lightingShader.setInt("texture1", 0); // render loop // ----------- while (!glfwWindowShouldClose(window)) { ...... lightingShader.use(); // view/projection transformations glm::mat4 projection = glm::perspective(glm::radians(camera.Zoom), (float)SCR_WIDTH / (float)SCR_HEIGHT, 0.1f, 100.0f); glm::mat4 view = camera.GetViewMatrix(); lightingShader.setMat4("projection", projection); lightingShader.setMat4("view", view); lightingShader.setMat4("model", glm::mat4(1.0f)); lightingShader.setInt("blinn", blinn);// 控制是否开启blinn-phong lightingShader.setVec3("viewPos", camera.Position); lightingShader.setVec3("lightPos", lightPos); // render the cube glBindVertexArray(planeVAO); glActiveTexture(GL_TEXTURE0); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, floorTexture); glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36); ....... void processInput(GLFWwindow* window){ ....... if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_V) == GLFW_PRESS) { blinn = false; } if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_B) == GLFW_PRESS) { blinn = true; } } -
效果
blinn-phong
phong
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原文与Phong对比
GLSL中遇到的BUG
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Bug如图
明明在if else 外部定义了spec变量，而glsl却报未定义spec变量，百思不得琦姐。
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解决方法
不知道为什么，空了一行就能运行了
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原因找到
由于29行的末尾的中文注释有个**\**，从而引起的问题，可能会引起转义成字符什么问题。
去掉这个**\**，即时不空行，也能正确运行了
