基于Qt的OpenGL可编程管线学习- 探照灯

Posted 2020-09-20

关于探照灯的效果如下图所示：

探照灯需要传入光源的位置，光源的方向以及夹角的大小（夹角为光源覆盖的夹角的一半）

计算思路：

用光源到点的距离与光源的方向的单位向量做点乘，得到夹角的cos,用计算的夹角cos与

传入的角度的cos做比较，确定光线照射的范围。边缘不部分计算的cos做基底，然后给定一个幂，

就可以做到渐变的效果；探照灯的计算时也要算上衰减

Shader中的相关代码如下：

vec3 light = M_LightPos.xyz;
float distanceLight = 0.0;      // 距离光源的距离
float attenuation = 1.0;         // 衰减系数

// 衰减因子
float constantFactor = 0.9;           // 常亮衰减常数
float linerFactor = 0.0;                 //  线性衰减系数
float expFactor = 0.0;                  //  平方衰减系数
// 点光源
if (M_LightPos.w != 0.0)
{
    light = M_LightPos.xyz - M_WordPos;
    distanceLight = length(light);
    attenuation = 1.0 / (constantFactor + linerFactor * distanceLight + expFactor * distanceLight * distanceLight);
}
vec3 LightNormal = normalize(light);       // 指向光源的单位向量
vec3 NormalNormal = normalize(M_normal);      //  法线的单位向量

light = M_LightPos.xyz - M_WordPos;
vec3 spotLightPointDirection = normalize(-light);
vec3 spotLightDirection = normalize(M_SpotLightDirection.xyz);
float spotDegreeCos = dot(spotLightPointDirection, spotLightDirection);
float spotCutoffCos = cos(M_SpotLightCutoff * 3.14 / 180.0);
float diffuseIntensity = 0.0;
if (M_SpotLightDirection.w > 0 && M_SpotLightCutoff > 0)
{
    if (spotDegreeCos > spotCutoffCos)
    {
        diffuseIntensity = pow(max(0.0, spotDegreeCos), M_SpotLightDirection.w) * 2;
    }
}
else
{
    diffuseIntensity = max(0.0, dot(NormalNormal, LightNormal));
}
vec4 diffuseColor = M_DiffuseLightColor * M_DiffuseMaterial * 
                    diffuseIntensity * attenuation;

CPU中的设置

// 光源位置
float nLightPos[4] = {0.0f, 0.0f, -2.0f, 1.0f};
OpenGLCore->glUniform4fv(m_LightPos, 1, nLightPos);
// 探照灯方向及角度
float nSpotLightDirection[4] = {0.0f, 0.0f, -1.0f, 128.0f};
OpenGLCore->glUniform4fv(m_SpotLightDirection, 1, nSpotLightDirection);
float nSpotLightDegree = 30.0f;
OpenGLCore->glUniform1f(m_SpotLightCutoff, nSpotLightDegree);

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