在前面的系列文章中，分别介绍了 OpenGL 的环境光、散射光、镜面光。
现在尝试将这些光照效果混合起来，让整个场景显得更加逼真。
具体的效果如下：
在这个场景里有环境光、散射光和镜面光。拖动滑块的位置，可以改变光源的位置，不同位置的光源，看到的效果是不同的。
要实现这样的效果，其实就是把之前文章的代码结合一下：
混合光照射结果 = 环境光照射结果 + 散射光照射结果 + 镜面光照射结果
至于不同光照射结果计算，可以参考之前的文章了。
对于代码来说，重点还是在于着色器代码上的变化了。
实践
片段着色器的改动依旧不大，不同光照射结果都还是在顶点着色器中进行了。
片段着色器代码如下：
#version 300 es
precision mediump float;
uniform float uR;
in vec3 vPosition;//接收从顶点着色器过来的顶点位置
in vec4 vAmbient;//接收从顶点着色器过来的环境光最终强度
in vec4 vDiffuse;//接收从顶点着色器过来的散射光最终强度
in vec4 vSpecular;//接收从顶点着色器过来的镜面反射光最终强度
out vec4 fragColor;
void main()
{
// 省略一些代码
//最终颜色
vec4 finalColor=vec4(color,0);
//给此片元颜色值
fragColor=finalColor*vAmbient + finalColor*vDiffuse + finalColor*vSpecular;
}
由顶点着色器传递过来的环境光最终强度、散射光最终强度、镜面光最终强度，分别乘以物体的颜色，然后三者相加得到最后的颜色结果。
其实，重点还是在于顶点着色器代码中：
#version 300 es
uniform mat4 uMVPMatrix; //总变换矩阵
uniform mat4 uMMatrix; //变换矩阵
uniform vec3 uLightLocation; //光源位置
uniform vec3 uCamera; //摄像机位置
in vec3 aPosition; //顶点位置
in vec3 aNormal; //法向量
out vec3 vPosition; //用于传递给片元着色器的顶点位置
out vec4 vAmbient; //用于传递给片元着色器的环境光最终强度
out vec4 vDiffuse; //用于传递给片元着色器的散射光最终强度
out vec4 vSpecular; //用于传递给片元着色器的镜面光最终强度
void pointLight( //定位光光照计算的方法
in vec3 normal, //法向量
inout vec4 ambient, //环境光最终强度
inout vec4 diffuse, //散射光最终强度
inout vec4 specular, //镜面光最终强度
in vec3 lightLocation, //光源位置
in vec4 lightAmbient, //环境光强度
in vec4 lightDiffuse, //散射光强度
in vec4 lightSpecular //镜面光强度
){
ambient=lightAmbient; //直接得出环境光的最终强度
vec3 normalTarget=aPosition+normal; //计算变换后的法向量
vec3 newNormal=(uMMatrix*vec4(normalTarget,1)).xyz-(uMMatrix*vec4(aPosition,1)).xyz;
newNormal=normalize(newNormal); //对法向量归一化
//计算从表面点到摄像机的向量
vec3 eye= normalize(uCamera-(uMMatrix*vec4(aPosition,1)).xyz);
//计算从表面点到光源位置的向量vp
vec3 vp= normalize(lightLocation-(uMMatrix*vec4(aPosition,1)).xyz);
vp=normalize(vp);//归一化vp
vec3 halfVector=normalize(vp+eye); //求视线与光线的半向量
float shininess=50.0; //粗糙度，越小越光滑
float nDotViewPosition=max(0.0,dot(newNormal,vp)); //求法向量与vp的点积与0的最大值
diffuse=lightDiffuse*nDotViewPosition; //计算散射光的最终强度
float nDotViewHalfVector=dot(newNormal,halfVector); //法线与半向量的点积
float powerFactor=max(0.0,pow(nDotViewHalfVector,shininess)); //镜面反射光强度因子
specular=lightSpecular*powerFactor; //计算镜面光的最终强度
}
void main(){
gl_Position = uMVPMatrix * vec4(aPosition,1); //根据总变换矩阵计算此次绘制此顶点位置
vec4 ambientTemp,diffuseTemp,specularTemp; //用来接收三个通道最终强度的变量
pointLight(normalize(aNormal),ambientTemp,diffuseTemp,specularTemp,uLightLocation,
vec4(0.15,0.15,0.15,1.0),vec4(0.8,0.8,0.8,1.0),vec4(0.7,0.7,0.7,1.0));
vAmbient=ambientTemp; //将环境光最终强度传给片元着色器
vDiffuse=diffuseTemp; //将散射光最终强度传给片元着色器
vSpecular=specularTemp; //将镜面光最终强度传给片元着色器
vPosition = aPosition; //将顶点的位置传给片元着色器
}
首先，顶点着色器需要在程序中传递光源的位置，也需要传递观察者，也就是相机的位置。
然后在 pointLight 函数里面计算最终的不同的光照强度。
在 pointLight 函数里面最先操作的还是将法向量进行相应的位移，然后就是准备在不同光照情况下需要用到的向量：
- 法向量归一化之后的向量
- 从观察点到相机的向量进行归一化之后的向量
- 从观察点到光源位置的向量进行归一化之后的向量
- 半向量归一化之后的向量
有了这些个向量，要计算余弦值，只要调用 dot 函数计算两个向量的点积就好了，最后还是按照之前文章中的公式进行计算就好了。
如果你对之前的光照比较熟悉了，那么对于光照混合效果也会很快上手，就是在着色器之间传递的变量多了一些，其他的按照公式计算就好了。
具体的示例代码可以参考我的 Github 项目，求一波 Star 。
参考
- 《OpenGL ES 3.x 游戏开发》
原创文章，转载请注明来源: 《OpenGL ES 3.x 游戏开发》光照系列之效果混合
