音視頻開發之旅（43)-光照基礎(二)

目錄

1. 實踐（環境光、漫反射光、鏡面反射光）
2. 資料
3. 收穫

上一篇我們學習實踐了關照基礎的基本概念和立方體的實現。有不清楚的可以先進行回看。
這篇我們來光照基礎的具體實踐

一、光照基礎實踐

原始立方體效果

1.1、環境光（Ambient Lightiing）

//頂點着色器
uniform vec3 lightColor;
void main()
{
...
    // 環境光
    //光照強度
    float ambientStrength = 0.3;
    ambient = ambientStrength * lightColor;
...
}

//片源着色器
varying vec3 ambient;

void main()
{
    vec4 color = texture2D(uTexture, v_texCoord);
    vec3 finalColor = ambient * vec3(color);
    gl_FragColor = min(vec4(finalColor, color.a),vec4(1.0));

}

在Render中傳入lightcolor即可

        GLES20.glEnableVertexAttribArray(ulightcolorLoc)
        //環境光，xyz座標上的值
        GLES20.glUniform3f(ulightcolorLoc,1.0f,1.0f,1.0f)

加入環境光後效果如下

1.2 漫反射光(Diffuse Lighting)

//頂點的法向量
attribute vec3 aNormal;
//模型矩陣
uniform mat4 uModelMatrix;
//光源位置
uniform vec3 lightPos;

void main()
{  
...
  // 漫反射
    float diffuseStrength = 0.8;
    //頂點的單位法線
    vec3 unitNormal = normalize(vec3(uModelMatrix * vec4(aNormal, 1.0)));
    //從頂點到光源的單位向量
    vec3 lightDir = normalize(lightPos - fragPos);
    //上面來兩個向量進行點乘
    float diff = max(dot(unitNormal, lightDir), 0.0);
    diffuse = diffuseStrength * diff * lightColor;
...
}

Render中修改如下

   //設置每個頂點的法向量    
    GLES20.glEnableVertexAttribArray(aNormalCoorLoc)
        cubeLight.vertexArrayBuffer.position(CubeLight.POSITION_COMPONENT_COUNT+CubeLight.POSITION_TEXTURE_COUNT)
        GLES20.glVertexAttribPointer(aNormalCoorLoc,CubeLight.POSITION_NORMAL_COUNT,GLES20.GL_FLOAT,false,CubeLight.STRIDE, cubeLight.vertexArrayBuffer)


   //設置光照點
   GLES20.glEnableVertexAttribArray(ulightPosLoc)
   GLES20.glUniform3f(ulightPosLoc,3.0f,0.0f,1.0f)

頂點數據在上一篇的基礎上加入法向量

val vertexData = floatArrayOf(
                //position            //texture coord    //normal
                -0.5f, -0.5f, -0.5f,   0.0f, 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, 1.0f,      0.0f,  0.0f, -1.0f,
                0.5f,  0.5f, -0.5f,   1.0f, 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, 0.0f,      0.0f,  0.0f, -1.0f,

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

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

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

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

環境光+漫反射光後效果如下

我們設置的光源位置在x軸的正3和y軸的正1位置，所以看到的立方體右側的平面會有光照效果，而其他面影響很小。

1.3、鏡面反射光(Specular Lighting)

//頂點着色器代碼添加鏡面反射
   
  //鏡面反射
    float specularStrength = 0.9;
    //視角和頂點的單位向量
    vec3 viewDir = normalize(viewPos - fragPos);
    //調用reflect反射內置函數
    vec3 reflectDir = reflect(-lightDir, unitNormal);
    float spec = pow(max(dot(unitNormal, reflectDir), 0.0), 16.0);
    specular = specularStrength * spec * lightColor;

        //設置光照點
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(ulightPosLoc)
        GLES20.glUniform3f(ulightPosLoc,3.0f,0.0f,2.0f)

        //設置鏡面反射 視點位置
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(uViewPosLoc)
        GLES20.glUniform3f(uViewPosLoc,-1.0f, 0.0f, 3.0f)

環境光+鏡面反射光後效果如下

最後看下 三種光照同時作用於立方體的效果

完整代碼已上傳至 github https://github.com/ayyb1988/mediajourney

二、資料

《OpenGL編程指南》

基礎光照
探究OpenGL光照模型的着色器實現
OpenGL_ES-光照(光照基礎,漫反射,鏡面反射)
NDK OpenGL ES 3.0 開發（九）：光照基礎
OPENGL ES 案例03：COREANIMATION繪製立方體+旋轉

三、收穫

在上一篇的基礎上，實踐環境光、漫反射、鏡面反射

感謝你的閱讀
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