src/Shaders/PhongShading.fs

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   2 // Created by: Denis BOGOLEPOV
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  15
  16 varying vec3 View;          //!< Direction to the viewer
  17 varying vec3 Normal;        //!< Vertex normal in view space
  18 varying vec4 Position;      //!< Vertex position in view space.
  19 varying vec4 PositionWorld; //!< Vertex position in world space
  20
  21 vec3 Ambient;  //!< Ambient  contribution of light sources
  22 vec3 Diffuse;  //!< Diffuse  contribution of light sources
  23 vec3 Specular; //!< Specular contribution of light sources
  24
  25 //! Computes contribution of isotropic point light source
  26 void pointLight (in int  theId,
  27                  in vec3 theNormal,
  28                  in vec3 theView,
  29                  in vec3 thePoint)
  30 {
  31   vec3 aLight = occLight_Position (theId).xyz;
  32   if (occLight_IsHeadlight (theId) == 0)
  33   {
  34     aLight = vec3 (occWorldViewMatrix * vec4 (aLight, 1.0));
  35   }
  36   aLight -= thePoint;
  37
  38   float aDist = length (aLight);
  39   aLight = aLight * (1.0 / aDist);
  40
  41   float anAtten = 1.0 / (occLight_ConstAttenuation  (theId)
  42                        + occLight_LinearAttenuation (theId) * aDist);
  43
  44   vec3 aHalf = normalize (aLight + theView);
  45
  46   vec3  aFaceSideNormal = gl_FrontFacing ? theNormal : -theNormal;
  47   float aNdotL = max (0.0, dot (aFaceSideNormal, aLight));
  48   float aNdotH = max (0.0, dot (aFaceSideNormal, aHalf ));
  49
  50   float aSpecl = 0.0;
  51   if (aNdotL > 0.0)
  52   {
  53     aSpecl = pow (aNdotH, gl_FrontFacing ? occFrontMaterial_Shininess() : occBackMaterial_Shininess());
  54   }
  55
  56   Diffuse  += occLight_Diffuse  (theId).rgb * aNdotL * anAtten;
  57   Specular += occLight_Specular (theId).rgb * aSpecl * anAtten;
  58 }
  59
  60 //! Computes contribution of spotlight source
  61 void spotLight (in int  theId,
  62                 in vec3 theNormal,
  63                 in vec3 theView,
  64                 in vec3 thePoint)
  65 {
  66   vec3 aLight   = occLight_Position      (theId).xyz;
  67   vec3 aSpotDir = occLight_SpotDirection (theId).xyz;
  68   if (occLight_IsHeadlight (theId) == 0)
  69   {
  70     aLight   = vec3 (occWorldViewMatrix * vec4 (aLight,   1.0));
  71     aSpotDir = vec3 (occWorldViewMatrix * vec4 (aSpotDir, 0.0));
  72   }
  73   aLight -= thePoint;
  74
  75   float aDist = length (aLight);
  76   aLight = aLight * (1.0 / aDist);
  77
  78   aSpotDir = normalize (aSpotDir);
  79
  80   // light cone
  81   float aCosA = dot (aSpotDir, -aLight);
  82   if (aCosA >= 1.0 || aCosA < cos (occLight_SpotCutOff (theId)))
  83   {
  84     return;
  85   }
  86
  87   float anExponent = occLight_SpotExponent (theId);
  88   float anAtten    = 1.0 / (occLight_ConstAttenuation  (theId)
  89                           + occLight_LinearAttenuation (theId) * aDist);
  90   if (anExponent > 0.0)
  91   {
  92     anAtten *= pow (aCosA, anExponent * 128.0);
  93   }
  94
  95   vec3 aHalf = normalize (aLight + theView);
  96
  97   vec3  aFaceSideNormal = gl_FrontFacing ? theNormal : -theNormal;
  98   float aNdotL = max (0.0, dot (aFaceSideNormal, aLight));
  99   float aNdotH = max (0.0, dot (aFaceSideNormal, aHalf ));
 100
 101   float aSpecl = 0.0;
 102   if (aNdotL > 0.0)
 103   {
 104     aSpecl = pow (aNdotH, gl_FrontFacing ? occFrontMaterial_Shininess() : occBackMaterial_Shininess());
 105   }
 106
 107   Diffuse  += occLight_Diffuse  (theId).rgb * aNdotL * anAtten;
 108   Specular += occLight_Specular (theId).rgb * aSpecl * anAtten;
 109 }
 110
 111 //! Computes contribution of directional light source
 112 void directionalLight (in int  theId,
 113                        in vec3 theNormal,
 114                        in vec3 theView)
 115 {
 116   vec3 aLight = normalize (occLight_Position (theId).xyz);
 117   if (occLight_IsHeadlight (theId) == 0)
 118   {
 119     aLight = vec3 (occWorldViewMatrix * vec4 (aLight, 0.0));
 120   }
 121
 122   vec3 aHalf = normalize (aLight + theView);
 123
 124   vec3  aFaceSideNormal = gl_FrontFacing ? theNormal : -theNormal;
 125   float aNdotL = max (0.0, dot (aFaceSideNormal, aLight));
 126   float aNdotH = max (0.0, dot (aFaceSideNormal, aHalf ));
 127
 128   float aSpecl = 0.0;
 129   if (aNdotL > 0.0)
 130   {
 131     aSpecl = pow (aNdotH, gl_FrontFacing ? occFrontMaterial_Shininess() : occBackMaterial_Shininess());
 132   }
 133
 134   Diffuse  += occLight_Diffuse  (theId).rgb * aNdotL;
 135   Specular += occLight_Specular (theId).rgb * aSpecl;
 136 }
 137
 138 //! Computes illumination from light sources
 139 vec4 computeLighting (in vec3 theNormal,
 140                       in vec3 theView,
 141                       in vec4 thePoint)
 142 {
 143   // Clear the light intensity accumulators
 144   Ambient  = occLightAmbient.rgb;
 145   Diffuse  = vec3 (0.0);
 146   Specular = vec3 (0.0);
 147   vec3 aPoint = thePoint.xyz / thePoint.w;
 148   for (int anIndex = 0; anIndex < occLightSourcesCount; ++anIndex)
 149   {
 150     int aType = occLight_Type (anIndex);
 151     if (aType == OccLightType_Direct)
 152     {
 153       directionalLight (anIndex, theNormal, theView);
 154     }
 155     else if (aType == OccLightType_Point)
 156     {
 157       pointLight (anIndex, theNormal, theView, aPoint);
 158     }
 159     else if (aType == OccLightType_Spot)
 160     {
 161       spotLight (anIndex, theNormal, theView, aPoint);
 162     }
 163   }
 164
 165   vec4 aMaterialAmbient  = gl_FrontFacing ? occFrontMaterial_Ambient()  : occBackMaterial_Ambient();
 166   vec4 aMaterialDiffuse  = gl_FrontFacing ? occFrontMaterial_Diffuse()  : occBackMaterial_Diffuse();
 167   vec4 aMaterialSpecular = gl_FrontFacing ? occFrontMaterial_Specular() : occBackMaterial_Specular();
 168   vec4 aMaterialEmission = gl_FrontFacing ? occFrontMaterial_Emission() : occBackMaterial_Emission();
 169   vec3 aColor = Ambient  * aMaterialAmbient.rgb
 170               + Diffuse  * aMaterialDiffuse.rgb
 171               + Specular * aMaterialSpecular.rgb
 172                          + aMaterialEmission.rgb;
 173   return vec4 (aColor, aMaterialDiffuse.a);
 174 }
 175
 176 //! Entry point to the Fragment Shader
 177 void main()
 178 {
 179   // process clipping planes
 180   for (int anIndex = 0; anIndex < occClipPlaneCount; ++anIndex)
 181   {
 182     vec4 aClipEquation = occClipPlaneEquations[anIndex];
 183     if (dot (aClipEquation.xyz, PositionWorld.xyz / PositionWorld.w) + aClipEquation.w < 0.0)
 184     {
 185       discard;
 186     }
 187   }
 188
 189   occFragColor = computeLighting (normalize (Normal),
 190                                   normalize (View),
 191                                   Position);
 192
 193   if (occOitOutput != 0)
 194   {
 195     float aWeight     = occFragColor.a * clamp (1e+2 * pow (1.0 - gl_FragCoord.z * occOitDepthFactor, 3.0), 1e-2, 1e+2);
 196     occFragCoverage.r = occFragColor.a * aWeight;
 197     occFragColor      = vec4 (occFragColor.rgb * occFragColor.a * aWeight, occFragColor.a);
 198   }
 199 }