OpenGLプログラミングメモ
OpenGLプログラミングメモ

拡散照明

環境光だけではのっぺりとした図にしかなりません。
立体的に見せるには陰影を付けてやらなければなりません。
拡散反射光は光源から入ってくる光を全ての方向に均一に反射します。
紙のようにざらざらとした光沢の少ないものの表現に適しています。
反射する光の量は、入射する光の量に応じて変化し、入射する光の量は
光のあたる場所によって異なるので、物体の形に陰が付きます。

左の画像は頂点シェーダーのみで陰影を付けたものですが、ハイライトの部分に何やら
線のようなものが見えます。これは頂点単位で色の補間が行われているためです。
右の画像は頂点シェーダーで位置ベクトルと法線ベクトルを計算しておき、フラグメントシェーダーに
渡してフラグメントシェーダーで光の計算をしています。
こうするとピクセル単位で色の計算（補間）が行われるので非常に綺麗な結果が得られます。

フラグメントシェーダーに渡す変数は　varying　で宣言し、頂点シェーダーとフラグメントシェーダーの
両方で同じ変数名で宣言しなければなりません。
今回は右の画像のプログラムを紹介しておきます。

 

vertex.shader

//フラグメントシェーダーに渡す変数
varying vec3 P;//位置ベクトル
varying vec3 N;//法線ベクトル

void main(void)
{
  P = vec3(gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex);
  N = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);
  gl_Position = ftransform();
}

flagment.shader

//頂点シェーダーから受け取る変数
varying vec3 P;//位置ベクトル
varying vec3 N;//法線ベクトル

void main(void)
{
  vec3 L = normalize(gl_LightSource[0].position.xyz - P);
  N = normalize(N);
 
  vec4 ambient = gl_FrontLightProduct[0].ambient;
  float dotNL = dot(N, L);
  vec4 diffuse = gl_FrontLightProduct[0].diffuse * max(0.0, dotNL);
  //統合
  gl_FragColor = ambient + diffuse;
}

GLSL.h

#pragma once
 #include <stdio.h>
 
//GLSLクラス
 class GLSL{
 public:
  GLuint ShaderProg;
  GLuint VertexShader, FragmentShader;
  void ReadShaderCompile(GLuint Shader, const char *File);//shader fileを読み込みコンパイルする
  void Link( GLuint Prog );//リンクする
  void InitGLSL(const char *VertexFile);//GLSLの初期化
  void InitGLSL(const char *VertexFile, const char *FragmentFile);//GLSLの初期化
  void ON();//シェーダー描画に切り替え
  void OFF();//シェーダー解除
  ~GLSL();
 };
 
 void GLSL::ReadShaderCompile(GLuint Shader, const char *File){
    FILE *fp;
    char *buf;
    GLsizei size, len;
    GLint compiled;
 
    fopen_s(&fp,File, "rb");
    if(!fp) printf("ファイルを開くことができません %s\n", File);
 
    fseek(fp, 0, SEEK_END);
    size = ftell(fp);
 
   buf = (GLchar *)malloc(size);
    if (buf == NULL) {
      printf("メモリが確保できませんでした \n");
    }
 
    fseek(fp, 0, SEEK_SET);
    fread(buf, 1, size, fp);
    glShaderSource(Shader, 1, (const GLchar **)&buf, &size);
    free(buf);
    fclose(fp);
 
    glCompileShader(Shader);
    glGetShaderiv( Shader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled );
 
   if ( compiled == GL_FALSE )
    {
     printf( "コンパイルできませんでした!!: %s \n ", File);
     glGetProgramiv( Shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &size );
     if ( size > 0 )
     {
      buf = (char *)malloc(size);
      glGetShaderInfoLog( Shader, size, &len, buf);
      printf(buf);
      free(buf);
     }
    }
  }
 
 void GLSL::Link( GLuint Prog ){
    GLsizei size, len;
    GLint linked;
    char *infoLog ;
 
   glLinkProgram( Prog );
 
   glGetProgramiv( Prog, GL_LINK_STATUS, &linked );
 
   if ( linked == GL_FALSE ){
    printf("リンクできませんでした!! \n");
    
    glGetProgramiv( Prog, GL_INFO_LOG_LENGTH, &size );
    if ( size > 0 ){
     infoLog = (char *)malloc(size);
     glGetProgramInfoLog( Prog, size, &len, infoLog );
     printf(infoLog);
     free(infoLog);
    }
   }
 }
 
void GLSL::InitGLSL(const char *VertexFile){
    GLenum err = glewInit();
    if (err != GLEW_OK)
    {
     printf("Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
    }
    printf("VENDOR= %s \n", glGetString(GL_VENDOR));
    printf("GPU= %s \n", glGetString(GL_RENDERER));
    printf("OpenGL= %s \n", glGetString(GL_VERSION));
    printf("GLSL= %s \n", glGetString(GL_SHADING_LANGUAGE_VERSION));
    VertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    ReadShaderCompile(VertexShader, VertexFile);
    ShaderProg = glCreateProgram();
    glAttachShader(ShaderProg, VertexShader);
    glDeleteShader(VertexShader);
    Link(ShaderProg);
  }
 
 
void GLSL::InitGLSL(const char *VertexFile, const char *FragmentFile){
    GLenum err = glewInit();
    if (err != GLEW_OK)
    {
     printf("Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
    }
    printf("VENDOR= %s \n", glGetString(GL_VENDOR));
    printf("GPU= %s \n", glGetString(GL_RENDERER));
    printf("OpenGL= %s \n", glGetString(GL_VERSION));
    printf("GLSL= %s \n", glGetString(GL_SHADING_LANGUAGE_VERSION));
 
   VertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    FragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
 
   ReadShaderCompile(VertexShader, VertexFile);
    ReadShaderCompile(FragmentShader, FragmentFile);
 
   ShaderProg = glCreateProgram();
 
    glAttachShader(ShaderProg, VertexShader);
    glAttachShader(ShaderProg, FragmentShader);
 
    glDeleteShader(VertexShader);
    glDeleteShader(FragmentShader);
    Link(ShaderProg);
  }
 
void GLSL::ON(){
  glUseProgram(ShaderProg);
 }
 
void GLSL::OFF(){
  glUseProgram(0);
 }
 
GLSL::~GLSL(){
  glDeleteProgram(ShaderProg);
 }
 

 

main.cpp

#pragma comment(linker, "/SUBSYSTEM:WINDOWS /ENTRY:mainCRTStartup")
#pragma comment(lib, "glew32.lib")

#include <stdio.h>
#include <GL/glew.h>
#include <GL/freeglut/freeglut.h>
#include "GLSL.h"

#define WIDTH 320
#define HEIGHT 240

GLSL glsl;
//回転用
float anglex = 0.0f;
//ライトの位置
GLfloat lightpos[] = { 20.0, 80.0, -50.0, 1.0 };

float Ambient[] = {0.8f, 0.0f, 0.2f, 1.0f};
float Diffuse[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};//拡散反射
float AmbientLight[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
float DiffuseLight[] = { 0.2f, 0.7f, 0.7f, 1.0f};//拡散光

void setLight(){
 glMaterialfv(GL_FRONT,GL_AMBIENT,Ambient);
 glMaterialfv(GL_FRONT,GL_DIFFUSE,Diffuse);
 glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, AmbientLight);
 glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, DiffuseLight);
 glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, lightpos);
}
void display(void){
 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 glViewport(0, 0, WIDTH, HEIGHT);
 glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 glLoadIdentity();
 //視野角,アスペクト比(ウィンドウの幅/高さ),描画する範囲(最も近い距離,最も遠い距離)
 gluPerspective(30.0, (double)WIDTH / (double)HEIGHT, 1.0, 1000.0);
 glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
 //視点の設定
 gluLookAt(150.0,100.0,-200.0, //カメラの座標
      0.0,0.0,0.0, // 注視点の座標
     0.0,1.0,0.0); // 画面の上方向を指すベクトル
 //ライトの設定
 setLight();
 //回転
 glRotatef(anglex,1.0f,0.0f,0.0f);//X軸を回転
 glsl.ON();//シェーダー描画に切り替え
 glutSolidSphere(40.0,16,16);
 glsl.OFF();//シェーダー解除
 glutSwapBuffers();
}
void idle(void){
 anglex+=2.0f;
 Sleep(1);
 glutPostRedisplay();
}
void Init(){
 glsl.InitGLSL("vertex.shader","flagment.shader");
 glClearColor(0.3f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
 glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 glEnable(GL_LIGHTING);
 glEnable(GL_LIGHT0);
}
void main(int argc, char *argv[]){
 glutInitWindowPosition(100, 100);
 glutInitWindowSize(WIDTH, HEIGHT);
 glutInit(&argc, argv);
 glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE);
 glutCreateWindow("ディフューズ");
 glutDisplayFunc(display);
 glutIdleFunc(idle);
 Init();
 glutMainLoop();
 return;
}

 

 

 

 

 

 

 

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最終更新：2014年05月01日 17:49
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