OpenGl中使用等距柱状投影实现环境贴图-灯光篇

2024-02-20 09:37:19

等距柱状投影环境贴图：提升3D场景真实度

等距柱状投影环境贴图简介

环境贴图是一种计算机图形技术，旨在为3D场景中的物体赋予更真实的光照效果。早期，立方体贴图被用来模拟环境光照，但需要六次纹理采样，效率低下。等距柱状投影技术通过将球形环境光照信息压缩成二维纹理，使用一次纹理采样模拟不同方向光照，极大地提高了渲染效率。

等距柱状投影环境贴图的实现原理

转换环境贴图： 将HDR环境光照贴图转换为等距柱状投影纹理。
加载纹理： 将等距柱状投影纹理加载到GPU中。
编写着色器： 编写适当的GLSL着色器程序来采样纹理。
应用光照： 在渲染过程中使用着色器程序对物体应用环境光照。

优化灯光函数

灯光函数用于计算光照对物体的最终影响。优化灯光函数可以进一步提升环境贴图的渲染效果。例如，预计算漫反射近似光照函数可以减少着色器计算量。

实际案例解析

以下是一个使用OpenGL实现等距柱状投影环境贴图的实际案例：

// 加载纹理
GLuint texture;
glGenTextures(1, &texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, data);

// 编写着色器
const char* vertexShaderSource =
    "#version 330 core\n"
    "layout (location = 0) in vec3 aPos;\n"
    "layout (location = 1) in vec2 aTexCoord;\n"
    "out vec2 TexCoord;\n"
    "void main() {\n"
    "    gl_Position = vec4(aPos, 1.0);\n"
    "    TexCoord = aTexCoord;\n"
    "}\n";

const char* fragmentShaderSource =
    "#version 330 core\n"
    "in vec2 TexCoord;\n"
    "uniform sampler2D equirectangularMap;\n"
    "out vec4 FragColor;\n"
    "void main() {\n"
    "    FragColor = texture(equirectangularMap, TexCoord);\n"
    "}\n";

// 渲染场景
glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

// 使用着色器
glUseProgram(shaderProgram);

// 设置纹理
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);

// 绘制场景
glBindVertexArray(VAO);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);