OpenGL ES 光照（三）

镜面光(Specular)：

当光滑物体表面被照射时会有方向很集中的反射光镜面光的最终强度依赖于入射光、观察者的位置

镜面光的计算模型比前面的两种光都要复杂一些，具体公式如下。

镜面光照射结果=材质的反射系数×镜面光强度×max(0,(cos(半向量与法向量的夹角)) ^粗糙度)

实际开发中往往分两步进行计算，此时公式被拆解为如下情况。

镜面光最终强度=镜面光强度×max(0,(cos(半向量与法向量的夹角))^ 粗糙度)
镜面光照射结果=材质的反射系数×镜面光最终强度

半向量(H)

指的是从被入射点到光源的向量(L)与从被照射点到观察点向量(V)的平均向量 向量L 与向量 V 与H向量是同个平面  并且H与V  和 H与L的夹角相等；所以
H = normal(normal(V)+normal(L))
Cosα = dot(H,N)

顶点着色器

#version 300 es
uniform mat4 uMVPMatrix;    //总变换矩阵
uniform mat4 uMMatrix;      //变换矩阵
uniform vec3 uLightLocation;    //光源位置
uniform vec3 uCamera;       //摄像机位置
in vec3 aPosition;      //顶点位置
in vec3 aNormal;    //法向量
out vec3 vPosition;     //用于传递给片元着色器的顶点位置
out vec4 vSpecular;     //用于传递给片元着色器的镜面光最终强度
void pointLight(                //定位光光照计算的方法
  in vec3 normal,           //法向量
  inout vec4 specular,      //镜面光最终强度
  in vec3 lightLocation,        //光源位置
  in vec4 lightSpecular     //镜面光强度
){ 
  vec3 normalTarget=aPosition+normal;   //计算变换后的法向量
  vec3 newNormal=(uMMatrix*vec4(normalTarget,1)).xyz-(uMMatrix*vec4(aPosition,1)).xyz;
  newNormal=normalize(newNormal);   //对法向量规格化
  //计算从表面点到摄像机的向量
  vec3 eye= normalize(uCamera-(uMMatrix*vec4(aPosition,1)).xyz);  
  //计算从表面点到光源位置的向量vp
  vec3 vp= normalize(lightLocation-(uMMatrix*vec4(aPosition,1)).xyz);  
  vp=normalize(vp);//格式化vp
  vec3 halfVector=normalize(vp+eye);    //求视线与光线的半向量  
  float shininess=50.0;             //粗糙度，越小越光滑    
  float nDotViewHalfVector=dot(newNormal,halfVector);           //法线与半向量的点积 
  float powerFactor=max(0.0,pow(nDotViewHalfVector,shininess));     //镜面反射光强度因子
  specular=lightSpecular*powerFactor;    //最终的镜面光强度
}
void main()  {                              
   gl_Position = uMVPMatrix * vec4(aPosition,1); //根据总变换矩阵计算此次绘制此顶点的位置      
   vec4 specularTemp=vec4(0.0,0.0,0.0,0.0);   
   pointLight(normalize(aNormal), specularTemp, uLightLocation, vec4(0.7,0.7,0.7,1.0));//计算镜面光  
   vSpecular=specularTemp;  //将最终镜面光强度传给片元着色器   
   vPosition = aPosition;       //将顶点的位置传给片元着色器
} 

片段着色器

#version 300 es
precision mediump float;
in vec3 vPosition;//接收从顶点着色器过来的顶点位置
in vec4 vSpecular;//接收从顶点着色器过来的镜面反射光最终强度
out vec4 fragColor;
void main()                         
{
   //最终颜色
   vec4 finalColor=vec4(物体颜色);
    //根据镜面光最终强度计算片元的最终颜色值
   fragColor=finalColor*vSpecular;
}     

关于顶点法向量变换可查看 http://www.songho.ca/opengl/gl_normaltransform.html