OpenGL ライトマップ

開発 2023-06-25 11:26:32 訪問数: null

1 はじめに

現実世界のオブジェクトは通常、1 つのマテリアルだけを含むのではなく、複数のマテリアルで構成されています。車を思い浮かべてください。その肌は非常に光沢があり、窓は周囲の環境を部分的に反映し、タイヤはそれほど光沢がないので鏡面ハイライトがなく、ホイールは非常に光沢があります。

2. ディフューズマップ

オブジェクトをオーバーレイするイメージを使用すると、フラグメントごとに個々のカラー値にインデックスを付けることができます。これは、オブジェクトのすべての拡散色を表すテクスチャ イメージです。

今回はテクスチャをマテリアル構造体として保存しますsampler2D。前に定義したvec3拡散カラー ベクトルを拡散マップに置き換えます。アンビエント マテリアル カラー ベクトルを削除しました。これは、アンビエント カラーはほとんどの場合、拡散カラーと等しいため、個別に保存する必要がありません。

struct Material {
    sampler2D diffuse;
    vec3      specular;
    float     shininess;
}; 
...
in vec2 TexCoords;

次に、テクスチャからフラグメントの拡散カラー値をサンプリングする必要があります。

    vec3 diffuseTexColor = vec3(texture(material.diffuse,TexCoords));

    //diffuse
    vec3 norm = normalize(outNormal);
    vec3 lightDir = normalize(lightPos - FragPos);
    float diff = max(dot(norm, lightDir), 0.0);
    vec3 diffuse = light.diffuse * diff * diffuseTexColor;

アンビエント マテリアル カラーを拡散マテリアル カラーと同じ値に設定することを忘れないでください。

    //ambinet
    vec3 ambient = light.ambient * diffuseTexColor;

3. 鏡面ライトマップ

オブジェクトのほとんどが木であり、木にはそれほど強い鏡面ハイライトがあるべきではないことがわかっているため、鏡面ハイライトが少し奇妙に見えることに気づくかもしれません。この問題は、オブジェクトの鏡面マテリアルを に設定することで修正できますが、鉄鋼には鏡面ハイライトがあるvec3(0.0)はずであることがわかっているため、ボックスの鉄骨フレームが鏡面ハイライトを表示できなくなることも意味します。

鏡面ハイライトに専用のテクスチャ マップを使用することもできます。これは、オブジェクトの各部分の鏡面光の強度を定義するために白黒のテクスチャを生成する必要があることも意味します。

ボックスは主に木材でできており、その木材には鏡面ハイライトがないと想定されているため、拡散テクスチャの木の部分全体が黒に変換されます。ボックスの鉄骨フレームの鏡面反射強度はわずかに異なり、鋼板自体は鏡面ハイライトの影響を受けやすくなりますが、亀裂は影響を受けません。

sampler2D次に、鏡面反射光コンポーネントの代わりにフラグメント シェーダのマテリアル プロパティを更新して、vec3マテリアル プロパティを受け入れます。

struct Material {
    sampler2D diffuse;
    sampler2D specular;
    float     shininess;
};

4. 例 

 

#include "myopenglwidget.h"
#include <QMatrix4x4>
#include <QTime>
#include <QTimer>
#include <math.h>
#include <QDebug>

float vertices[] = {
    // positions          // normals           // texture coords
    -0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f,  0.0f, -1.0f,  0.0f, 0.0f,
     0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f,  0.0f, -1.0f,  1.0f, 0.0f,
     0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f,  0.0f, -1.0f,  1.0f, 1.0f,
     0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f,  0.0f, -1.0f,  1.0f, 1.0f,
    -0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f,  0.0f, -1.0f,  0.0f, 1.0f,
    -0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f,  0.0f, -1.0f,  0.0f, 0.0f,

    -0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,   0.0f, 0.0f,
     0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,   1.0f, 0.0f,
     0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,   1.0f, 1.0f,
     0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,   1.0f, 1.0f,
    -0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,   0.0f, 1.0f,
    -0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,   0.0f, 0.0f,

    -0.5f,  0.5f,  0.5f, -1.0f,  0.0f,  0.0f,  1.0f, 0.0f,
    -0.5f,  0.5f, -0.5f, -1.0f,  0.0f,  0.0f,  1.0f, 1.0f,
    -0.5f, -0.5f, -0.5f, -1.0f,  0.0f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,
    -0.5f, -0.5f, -0.5f, -1.0f,  0.0f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,
    -0.5f, -0.5f,  0.5f, -1.0f,  0.0f,  0.0f,  0.0f, 0.0f,
    -0.5f,  0.5f,  0.5f, -1.0f,  0.0f,  0.0f,  1.0f, 0.0f,

     0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f,  0.0f,  0.0f,  1.0f, 0.0f,
     0.5f,  0.5f, -0.5f,  1.0f,  0.0f,  0.0f,  1.0f, 1.0f,
     0.5f, -0.5f, -0.5f,  1.0f,  0.0f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,
     0.5f, -0.5f, -0.5f,  1.0f,  0.0f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,
     0.5f, -0.5f,  0.5f,  1.0f,  0.0f,  0.0f,  0.0f, 0.0f,
     0.5f,  0.5f,  0.5f,  1.0f,  0.0f,  0.0f,  1.0f, 0.0f,

    -0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, -1.0f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,
     0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, -1.0f,  0.0f,  1.0f, 1.0f,
     0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, -1.0f,  0.0f,  1.0f, 0.0f,
     0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, -1.0f,  0.0f,  1.0f, 0.0f,
    -0.5f, -0.5f,  0.5f,  0.0f, -1.0f,  0.0f,  0.0f, 0.0f,
    -0.5f, -0.5f, -0.5f,  0.0f, -1.0f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,

    -0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f,  1.0f,  0.0f,  0.0f, 1.0f,
     0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f,  1.0f,  0.0f,  1.0f, 1.0f,
     0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f,  1.0f,  0.0f,  1.0f, 0.0f,
     0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f,  1.0f,  0.0f,  1.0f, 0.0f,
    -0.5f,  0.5f,  0.5f,  0.0f,  1.0f,  0.0f,  0.0f, 0.0f,
    -0.5f,  0.5f, -0.5f,  0.0f,  1.0f,  0.0f,  0.0f, 1.0f
};

GLuint indices[] = {
    0, 1, 3,
    1, 2, 3
};


GLuint VBO, VAO,EBO,lightVAO;
GLuint shaderProgram;

QVector3D lightPos(1.2f,1.0f,2.0f);
QVector3D lightColor(1.0f,1.0f,1.0f);
QVector3D objectColor(1.0f,0.5f,0.31f);

QTimer *timer;
QTime gtime;

QVector<QVector3D> cubePositions = {
  QVector3D( 0.0f,  0.0f,  0.0f),
  QVector3D( 2.0f,  5.0f, -15.0f),
  QVector3D(-1.5f, -2.2f, -2.5f),
  QVector3D(-3.8f, -2.0f, -12.3f),
  QVector3D( 2.4f, -0.4f, -3.5f),
  QVector3D(-1.7f,  3.0f, -7.5f),
  QVector3D( 1.3f, -2.0f, -2.5f),
  QVector3D( 1.5f,  2.0f, -2.5f),
  QVector3D( 1.5f,  0.2f, -1.5f),
  QVector3D(-1.3f,  1.0f, -1.5f)
};

float fov = 45.0f;

MyOpenGLWidget::MyOpenGLWidget(QWidget *parent)
    : QOpenGLWidget(parent)
{
    cameraPos = QVector3D( 0.0f,  0.0f,  5.0f);//摄像机位置
    cameraTarget = QVector3D( 0.0f,  0.0f,  0.0f);//摄像机看到的位置
    cameraDirection = QVector3D(cameraPos - cameraTarget);//摄像机的方向
    cameraDirection.normalize();

    up = QVector3D(0.0f,  1.0f,  0.0f);
    cameraRight = QVector3D::crossProduct(up,cameraDirection);//两个向量叉乘的结果会同时垂直于两向量，因此我们会得到指向x轴正方向的那个向量
    cameraRight.normalize();

    cameraUp = QVector3D::crossProduct(cameraDirection,cameraRight);
    cameraFront = QVector3D( 0.0f,  0.0f,  -1.0f);

    timer = new QTimer();
    timer->start(50);
    gtime.start();
    connect(timer,&QTimer::timeout,[=]{
        update();
    });

    setFocusPolicy(Qt::StrongFocus);
    //setMouseTracking(true);


}

void MyOpenGLWidget::initializeGL()
{
    initializeOpenGLFunctions();

    m_program = new QOpenGLShaderProgram();
    m_program->addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Vertex,":/shapes.vert");
    m_program->addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Fragment,":/shapes.frag");
    m_program->link();
    qDebug()<<m_program->log();

    m_lightProgram = new QOpenGLShaderProgram();
    m_lightProgram->addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Vertex,":/light.vert");
    m_lightProgram->addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Fragment,":/light.frag");
    m_lightProgram->link();


    glGenVertexArrays(1, &VAO);
    glGenBuffers(1, &VBO);

    glBindVertexArray(VAO);//绑定VAO
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);//顶点缓冲对象的缓冲类型是GL_ARRAY_BUFFER
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);//把顶点数据复制到缓冲的内存中GL_STATIC_DRAW ：数据不会或几乎不会改变。

    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);

    glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)(3*sizeof(GLfloat)));
    glEnableVertexAttribArray(1);

    glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)(6*sizeof(GLfloat)));
    glEnableVertexAttribArray(2);

    glGenBuffers(1, &EBO);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);


    glGenVertexArrays(1, &lightVAO);
    glGenBuffers(1, &VBO);

    glBindVertexArray(lightVAO);//绑定VAO
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);//顶点缓冲对象的缓冲类型是GL_ARRAY_BUFFER
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);//把顶点数据复制到缓冲的内存中GL_STATIC_DRAW ：数据不会或几乎不会改变。

    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);


    m_program->bind();
    m_program->setUniformValue("lightPos",lightPos);
    m_program->setUniformValue("viewPos",cameraPos);
    m_program->setUniformValue("material.shininess", 32.0f);

    m_diffseTexture = new QOpenGLTexture(QImage(":/container2.png").mirrored());
    m_program->setUniformValue("material.diffuse",0);

    m_specularTexture = new QOpenGLTexture(QImage(":/container2_specular.png").mirrored());
    m_program->setUniformValue("material.specular",1);

    m_lightProgram->bind();
    m_lightProgram->setUniformValue("lightColor",lightColor);

    glBindVertexArray(0);//解绑VAO


}

void MyOpenGLWidget::paintGL()
{
    glClearColor(0.2f,0.3f,0.3f,1.0f);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    QMatrix4x4 model;
    QMatrix4x4 view;
    float time = gtime.elapsed()/50.0;
    //int time = QTime::currentTime().msec();

    QMatrix4x4 projection;
    projection.perspective(fov,(float)( width())/(height()),0.1,100);

    view.lookAt(cameraPos,cameraPos + cameraFront,up);

    m_program->bind();
    m_program->setUniformValue("projection",projection);
    m_program->setUniformValue("view",view);
    lightColor.setX(sin(time/100 * 2.0f));
    lightColor.setY(sin(time/100 * 0.7f));
    lightColor.setZ(sin(time/100 * 1.3f));
    QVector3D diffuseColor = QVector3D(0.3f,0.3f,0.3f);
    QVector3D ambinetColor = QVector3D(0.7f,0.7f,0.7f);
    m_program->setUniformValue("light.ambient",  ambinetColor);
    m_program->setUniformValue("light.diffuse",  diffuseColor); // 将光照调暗了一些以搭配场景
    m_program->setUniformValue("light.specular", QVector3D(1.0,1.0,1.0));
    m_diffseTexture->bind(0);
    m_specularTexture->bind(1);
    glBindVertexArray(VAO);//绑定VAO


    model.rotate(time,1.0f,1.0f,0.5f);
    m_program->setUniformValue("model",model);
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES,0,36);

    m_lightProgram->bind();
    m_lightProgram->setUniformValue("projection",projection);
    m_lightProgram->setUniformValue("view",view);
    //m_lightProgram->setUniformValue("lightColor",lightColor);

    model.setToIdentity();
    model.translate(lightPos);
    model.rotate(1.0f,1.0f,5.0f,0.5f);
    model.scale(0.2);
    m_lightProgram->setUniformValue("model",model);

    glBindVertexArray(lightVAO);//绑定VAO
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES,0,36);

//    foreach(auto pos , cubePositions)
//    {
//        model.setToIdentity();
//        model.translate(pos);
//        //model.rotate(time,1.0f,5.0f,3.0f);
//        m_program->setUniformValue("model",model);
//        glDrawArrays(GL_TRIANGLES,0,36);
//    }

}

void MyOpenGLWidget::resizeGL(int w, int h)
{

}

void MyOpenGLWidget::keyPressEvent(QKeyEvent *event)
{
    qDebug()<<event->key();
    cameraSpeed = 2.5 * 100 / 1000.0;
    switch (event->key()) {
    case Qt::Key_W:{
        cameraPos += cameraSpeed * cameraFront;
    }
        break;
    case Qt::Key_S:{
        cameraPos -= cameraSpeed * cameraFront;
    }
        break;
    case Qt::Key_A:{
        cameraPos -= cameraSpeed * cameraRight;
    }
        break;
    case Qt::Key_D:{
        cameraPos += cameraSpeed * cameraRight;
    }
        break;
    default:
        break;

    }
    update();
}
float PI = 3.1415926;
QPoint deltaPos;
void MyOpenGLWidget::mouseMoveEvent(QMouseEvent *event)
{
//    static float yaw = -90;
//    static float pitch = 0;
//    static QPoint lastPos(width()/2,height()/2);
//    auto currentPos = event->pos();
//    deltaPos = currentPos-lastPos;
//    lastPos=currentPos;
//    float sensitivity = 0.1f;
//    deltaPos *= sensitivity;
//    yaw += deltaPos.x();
//    pitch -= deltaPos.y();
//    if(pitch > 89.0f) pitch = 89.0f;
//    if(pitch < -89.0f) pitch = -89.0f;
//    cameraFront.setX(cos(yaw*PI/180.0) * cos(pitch *PI/180));
//    cameraFront.setY(sin(pitch*PI/180));
//    cameraFront.setZ(sin(yaw*PI/180) * cos(pitch *PI/180));
//    cameraFront.normalize();
//    update();
}

void MyOpenGLWidget::wheelEvent(QWheelEvent *event)
{
    if(fov >= 1.0f && fov <= 75.0f)
        fov -= event->angleDelta().y()/120;
    if(fov <= 1.0f)
        fov = 1.0f;
    if(fov >= 75.0f)
        fov = 75.0f;

    update();
}

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転載: blog.csdn.net/wzz953200463/article/details/131152394
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