OpenGL光照贴图
阅读原文时间:2023年07月09日阅读:3

一:啥叫贴图

  1. 上一节中,我们将整个物体的材质定义为一个整体,但现实世界中的物体通常并不只包含有一种材质,而是由多种材质所组成。
  2. 拓展之前的系统,引入漫反射和镜面光贴图(Map)。这允许我们对物体的漫反射分量(以及间接地对环境光分量,它们几乎总是一样的)和镜面光分量有着更精确的控制。

二: 漫反射贴图

  1. 通过某种方式对物体的每个片段单独设置漫反射颜色,根据片段在物体上的位置来获取颜色值。

  2. 一个纹理。我们仅仅是对同样的原理使用了不同的名字:其实都是使用一张覆盖物体的图像,让我们能够逐片段索引其独立的颜色值。在光照场景中,它通常叫做一个漫反射贴图(Diffuse Map),它是一个表现了物体所有的漫反射颜色的纹理图像。

  3. 在着色器中使用漫反射贴图的方法和纹理教程中是完全一样的。但这次我们会将纹理储存为Material结构体中的一个sampler2D。我们将之前定义的vec3漫反射颜色向量替换为漫反射贴图。

  4. 注:sampler2D是所谓的不透明类型(Opaque Type),也就是说我们不能将它实例化,只能通过uniform来定义它。如果我们使用除uniform以外的方法(比如函数的参数)实例化这个结构体,GLSL会抛出一些奇怪的错误。这同样也适用于任何封装了不透明类型的结构体。

  5. 我们也移除了环境光材质颜色向量,因为环境光颜色在几乎所有情况下都等于漫反射颜色,所以我们不需要将它们分开储存

  6. 注意我们将在片段着色器中再次需要纹理坐标,所以我们声明一个额外的输入变量。接下来我们只需要从纹理中采样片段的漫反射颜色值即可:注:这里的diffuse是一个sample2D采样器

    vec3 diffuse = light.diffuse * diff * vec3(texture(material.diffuse, TexCoords));

  7. 不要忘记将环境光得材质颜色设置为漫反射材质颜色同样的值。

    vec3 ambient = light.ambient * vec3(texture(material.diffuse, TexCoords));

  8. 使用纹理坐标更新顶点数据,将它们作为顶点属性传递到片段着色器,加载材质并绑定材质到合适的纹理单元。

  9. 记得去更新两个VAO的顶点属性指针来匹配新的顶点数据,并加载箱子图像为一个纹理。在绘制箱子之前,我们希望将要用的纹理单元赋值到material.diffuse这个uniform采样器,并绑定箱子的纹理到这个纹理单元.

    lightingShader.setInt("material.diffuse", 0);
    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, diffuseMap);

三: 镜面光贴图

  1. 所以,我们想要让物体的某些部分以不同的强度显示镜面高光。这个问题看起来和漫反射贴图非常相似。

  2. 同样可以使用一个专门用于镜面高光的纹理贴图。这也就意味着我们需要生成一个黑白的(如果你想得话也可以是彩色的)纹理,来定义物体每部分的镜面光强度。

  3. 使用Photoshop或Gimp之类的工具,将漫反射纹理转换为镜面光纹理还是比较容易的,只需要剪切掉一些部分,将图像转换为黑白的,并增加亮度/对比度就好了。

  4. 采样镜面光贴图

    4.1 镜面光贴图和其它的纹理非常类似,所以代码也和漫反射贴图的代码很类似。记得要保证正确地加载图像并生成一个纹理对象。

    4.2 由于我们正在同一个片段着色器中使用另一个纹理采样器,我们必须要对镜面光贴图使用一个不同的纹理单元(见纹理),所以我们在渲染之前先把它绑定到合适的纹理单元上:

    4.3 接下来更新片段着色器的材质属性,让其接受一个sampler2D而不是vec3作为镜面光分量:

    4.4 最后我们希望采样镜面光贴图,来获取片段所对应的镜面光强度:

    vec3 ambient = light.ambient * vec3(texture(material.diffuse, TexCoords));
    vec3 diffuse = light.diffuse * diff * vec3(texture(material.diffuse, TexCoords));
    vec3 specular = light.specular * spec * vec3(texture(material.specular, TexCoords));
    FragColor = vec4(ambient + diffuse + specular, 1.0);

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