适用于多个光源的 WebGL 片段着色器？

Question

我希望能够将多个光源附加到场景图的每个节点，但我不知道该怎么做！

从learningwebgl.com上的教程中，我学会了使用定向照明或位置照明，但我找不到如何实现多个光源的良好解释。

因此，目标应该是，可以选择向每个节点附加任意数量的光源，其类型可以是定向照明或位置照明，如果可能且可取，这应该通过仅使用一个着色器程序来实现（如果这不是唯一的可能性），因为我根据每个节点的特定需求自动创建程序（除非堆栈上已经有一个具有相同设置的程序）。

根据learningwebgl.com 上的教程，我的使用照明的节点对象的片段着色器源，没有预设绑定到其中一种照明类型，可能如下所示...

precision highp float;

uniform bool uUsePositionLighting;
uniform bool uUseDirectionalLighting;

uniform vec3 uLightPosition;
uniform vec3 uLightDirection;

uniform vec3 uAmbientColor;
uniform vec3 uDirectionalColor;

uniform float uAlpha;

varying vec4 vPosition;
varying vec3 vTransformedNormal;
varying vec3 vColor;


void main (void) {

  float directionalLightWeighting;

  if (uUseDirectionalLighting) {

    directionalLightWeighting = max(dot(vTransformedNormal, uLightDirection), 0.0);

  else if (uUsePositionLighting) {

    vec3 lightDirection = normalize(uLightPosition, vPosition.xyz);

    directionalLightWeighting = max(dot(normalize(vTransformedNormal, lightDirection), 0.0);

  }

  vec3 lightWeighting = uAmbientColor + uDirectionalColor * directionalLightWeighting;

  gl_FragColor = vec4(vColor * lightWeighting, uAlpha);

}

...所以，这基本上是我对这个主题的了解很差。

我还问自己，添加更多光源会如何影响照明颜色：

我的意思是，做uAmbientColor和uDirectionalColor 必须总结一下吗1.0？在这种情况下（特别是在使用多个光源时），在将这些值传递给着色器之前预先计算这些值肯定会很好，不是吗？

Answer 1

将灯光放入一个数组中，并为每个片段循环遍历它们。从固定的光源数组开始，直到 OpenGL 4.3 才支持无界数组，并且使用起来更加复杂。

大致如下：

uniform vec3 uLightPosition[16];
uniform vec3 uLightColor[16];
uniform vec3 uLightDirection[16];
uniform bool uLightIsDirectional[16];

 ....

 void main(void) {
   vec3 reflectedLightColor;

   // Calculate incoming light for all light sources
   for(int i = 0; i < 16; i++) {
     vec3 lightDirection = normalize(uLightPosition[i], vPosition.xyz);
     if (lightIsDirectional[i]) {
       reflectedLightColor += max(dot(vTransformedNormal, uLightDirection[i]), 0.0) * uLightColor[i];
     }
     else  {
       reflectedLightColor += max(dot(normalize(vTransformedNormal, lightDirection), 0.0) * uLightColor[i];
     }
   }

   glFragColor = vec4(uAmbientColor + reflectedLightColor * vColor, uAlpha);
 }

然后，您可以通过将不使用的条目的 uLightColor 设置为 (0,0,0) 来启用/禁用光源。

环境光和方向性的总和不必为 1，实际上光源的强度可以比 1.0 强得多，但随后您需要进行色调映射以恢复到可以在屏幕上显示的值范围，我建议尝试一下，感受一下正在发生的事情（例如，当光源具有负颜色或高于 1.0 的颜色时会发生什么？）。

uAmbientColor只是模拟在场景中多次反射的光线的一种（糟糕的）方法。否则阴影中的东西会变得完全黑色，这看起来不现实。

反射率通常应介于 0 和 1 之间（在本例中，它将是“最大”计算返回的部分），否则当通过材质查看时，光源会变得更强。