osg例子解析-osgsimpleshaders

在osgsimpleshaders例子中，實現了一個大小動態變化的立方體，同時立方體表面的紋理也會按照一定規則變化。本文將對其中的頂點著色器和片元著色器進行解讀，並介紹一種簡單的光照模型——漫反射光照模型。

主要內容

頂點著色器

漫反射光照模型

片元著色器

實現效果

頂點著色器

頂點著色器主要的目的為計算得到頂點位置gl_Position、每一頂點的光照強度LightIntensity、每個片元相對於立方體的相對位置BlockPosition。頂點著色器代碼如下：

其中，一致變數Sine用於接收外部的回調，根據模擬時間呈正弦變化；LightPosition表示光源位置；BlockScale是每個片元紋理的默認大小；易變變數LightIntensity是為每個片元計算的光強；易變變數BlockPosition是每個片元相對於立方體的相對位置，在xz平面中。關於光強的計算會在下一節展開討論。相比於一般只做模型視圖投影變換的頂點著色器而言，這個頂點著色器對gl_Vertex的齊次變數做了一點小的變化，達到按一定比例縮放的效果。

漫反射光照模型

光照模型的簡易示意如下圖所示。

其中tnorm表示某個頂點的法線方向，頂點著色器中lightVec向量表示頂點指向光源位置的向量，由於所有向量都做了歸一化處理，最後光強的值即為法線和光源方向兩個向量夾角的餘弦值。至於為何通過max函數實現，解釋如下：當光線方向矢量與表面法向量重合，此時光反射最強，隨著兩個向量的角度增加到90度，漫反射降低到0，若角度超過90度後，那麼漫反射應該為0，即光線在對象後面，沒有反射，因此使用max函數實現。

片元著色器

本例中的片元著色器實現了變化的類似經典磚塊（黑白相間）著色器的效果，代碼實現如下：

其中ss和tt分別表示當前片元的橫、縱坐標分量。以下代碼段的含義為相鄰行的方塊橫向偏移0.5。blockFract表示每塊方塊的長和寬，在本例中是隨著Sine變化的。

以下代碼塊表示相鄰方塊分別是黑白著色。

實現效果

本例的實現效果如下圖。

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