延迟着色 - 多光源 (OpenGL/GLSL)

Question

我正在开发一个延迟着色程序，现在我必须在场景中设置 50 个不同的灯光。为此，我使用这段代码随机生成它的属性（位置、漫反射颜色、镜面反射颜色）：

void FBORender::BuildLights()
{
    std::random_device rd;
    std::mt19937 gen(rd());
    std::uniform_real_distribution<> dis(0.0, 0.1);

    for (int i = 0; i < NUM_LIGHTS; i++)
    {
        float dc_r = (float) dis(gen);
        float dc_g = (float) dis(gen);
        float dc_b = (float) dis(gen);

        printf("%f\n", dc_r);

        float lp_x = (float)(rand() % 40 - 20);
        float lp_y = (float)(rand() % 100 + 10);
        float lp_z = (float)(rand() % 40 - 20);

        DC[i * NUM_LIGHTS] = dc_r;
        DC[i * NUM_LIGHTS + 1] = dc_g;
        DC[i * NUM_LIGHTS + 2] = dc_b;

        LP[i * NUM_LIGHTS] = lp_x;
        LP[i * NUM_LIGHTS + 1] = lp_y;
        LP[i * NUM_LIGHTS + 2] = lp_z;
    }
}

但是，我不太确定如何使用多盏灯进行照明。有人说环境光应该等于漫反射光，镜面光应该是白色的。

调整我必须执行 Phong Ilumination 的着色器，我有这个：

#version 410 core

#define numLights 5

uniform sampler2D tDiffuse; 
uniform sampler2D tPosition;
uniform sampler2D tNormals;

uniform vec4 specularColor;
uniform vec3 diffuseColor[numLights];
uniform vec3 vLightPosition[numLights];

in vec2 texCoord;

out vec4 fragColor;


void main( void )
{
    vec3 tex = texture( tDiffuse, texCoord.st ).xyz;
    vec3 vPosition = texture( tPosition, texCoord.st ).xyz;
    vec3 vNormal = normalize( texture( tNormals, texCoord.st ).xyz * 2 - 1 );

    vec3 vVaryingNormal = vNormal;

    for (int i = 0; i < numLights; i++)
    {
        vec3 vVaryingLightDir = normalize( vLightPosition[i] - vPosition );

        float diff = max( 0.0, dot( normalize( vVaryingNormal ), normalize( vVaryingLightDir ) ) );
        vec4 partialColor = diff * vec4(diffuseColor[i], 1.0);
        partialColor = vec4( mix( partialColor.rgb, tex, 0.5 ), partialColor.a );
        partialColor += vec4( diffuseColor[i], 1.0 );
        vec3 vReflection = normalize( reflect( -normalize( vVaryingLightDir ), normalize( vVaryingNormal )));
        float spec = max( 0.0, dot( normalize( vVaryingNormal ), vReflection ));
        if( diff != 0 )
        {
            float fSpec = pow( spec, 128.0 );
            partialColor.rgb += vec3( fSpec, fSpec, fSpec );
        }

        fragColor += partialColor;
    }
}

然而，我得到的结果很难看（如果没有错的话），如下图所示：

这个结果只使用了 2 个灯。因为我必须使用 50，所以我认为我只会看到一个白屏...

Answer 1

我没有看到任何基于距离的计算，但这是必需的，否则场景中的所有内容都会以相同的方式受到每个灯光的影响。

有多种方法可以计算基于距离的灯光，最常见的是 inverse square root，基本上是：

 intensity = 1 / sqrt(distance * distance)

您还可以在 GameDev 上查看 this article。当然，如果使用 PBS（基于物理的着色；例如：Unreal Engine 4 shading），您可以获得更好的外观。

Answer 2

在延迟渲染中，您通常会单独渲染每盏灯，然后让 GPU 将结果混合在一起。这降低了着色器的复杂性。

让我们仔细看看您的光照计算。

partialColor = vec4( mix( partialColor.rgb, tex, 0.5 ), partialColor.a );

嗯...这条线应该做什么？那时，partialColor 包含漫射阴影颜色（假设是白色 material）。如果你真的想通过混合来计算material颜色（这看起来有点奇怪），你应该在之后做阴影：

vec3 materialColor = mix( vec3(1.0, 1.0, 1.0), tex, 0.5 );
vec4 partialColor = vec4(diffuseColor[i] * diff * materialColor, 1.0);

代码中的下一行：

partialColor += vec4( diffuseColor[i], 1.0 );

我不知道这应该做什么。离开它。

下一行：

vec3 vReflection = normalize( reflect( -normalize( vVaryingLightDir ), normalize( vVaryingNormal )));
float spec = max( 0.0, dot( normalize( vVaryingNormal ), vReflection ));

您正在混合使用 Phong 和 Blinn-Phong。 Phong 需要反射光向量和眼睛向量的点积。 Blinn-Phong 需要法线与光向量和眼睛向量之间的半向量的点积。

下一行：

partialColor.rgb += vec3( fSpec, fSpec, fSpec );

这应该乘以光的镜面反射颜色。此外，您应该检查 spec > 0.

，而不是检查 diff != 0.0

如果您仍然遇到问题，请关闭镜面反射照明并查看漫反射照明是否正确。

另外，你的灯好像有点亮。光色的期望值为(0.05, 0.05, 0.05)。其中 50 盏灯总共 (2.5, 2.5, 2.5)，这比白灯要亮得多。

延迟着色 - 多光源 (OpenGL/GLSL)

Deferred Shading - Multiple Lights (OpenGL/GLSL)

opengl

lighting

glsl

deferred-rendering

deferred-shading