OpenGL de プログラミング

シェーダプログラムではおおよそ以下のような記述となる。

float3 emissive = ... //放射輝度
float3 ambient = ...　//環境光
float3 diffuse = ... //拡散反射
float3 specular = ... //鏡面光

OUT.color.xyz = emissive + ambient + diffuse + specular; //色の決定
OUT.color.w = 1; //α値は１

光源に一切影響しない色。
式を見てわかるように、「０」以上なら、みずから発光している事になる。
（※まわりへの光の影響はない）

特別な計算はいらない。値を指定するだけである。

//CPU側
CGparameter Ke;
... ...
const float Emissive[3] = {0.0, 0.0, 0.0};
Ke = cgGetNamedParameter(... ..., "Ke");

cgSetParameter3fv(Ke, Emissive);
... ...

//GPUシェーダ側
float 3  emissive = Ke; //この例では(0,0,0)なので、みずから発光はしない

光源からの光ではなく、壁や天井など周りに様々反射して到達した光に対する照らされ方。

計算はあらかじめ環境光の値を設定しておき、
それに対し物体が持つ特有のambient値を掛け算する。

//CPU側
float myGlobalAmb[3] = { 0.2, 0.2, 0.2 }; //環境光
float Ambient[3] = {0.24725, 0.1995, 0.0745};//物体のambient

CGparameter globalAmb;
CGparameter Ka;

globalAmb = cgGetNamedParameter(Vert_Prog, "globalAmbient");
Ka = cgGetNamedParameter(Vert_Prog, "Ka");

cgSetParameter3fv(Ka, Ambient);

... ...
//GPUシェーダ側
float3 ambient = Ka * globalAmbient;// 環境光反射の計算

図はランバート反射についてである。
物体面の他、光源の色と位置も使って計算を行う。

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//CPU側
CGparameter Kd;
Kd = cgGetNamedParameter(... ..., "Kd");
float Diffuse[3] = {0.75164, 0.60648 , 0.22648};
cgSetParameter3fv(Kd, Diffuse);
... ...

//GPUシェーダ
float3 L = normalize(lightPosition - P); //(光源 - 頂点位置)を正規化　→　点から見た光源への単位ベクトル

float diffuseLight = max(dot(N, L), 0);　//法線NとLの内積を計算。　0と比較し、大きい方を返す

float3 diffuse = Kd * lightColor * diffuseLight; //拡散光 = (拡散光の係数) * (光源の色) * (diffuseLight)

以下の図のように、視点の位置が計算にかかわってくる。

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計算式は以下の通り（phongのモデル、Blinのモデル）

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※「n」が大きいほど、ハイライトがシャープになる（はず）

【プログラム例】

■phongのモデル

float3 V = normalize(eyePos - P);
float3 R = normalize(2*dot(L,N)*N - L);
float specularLight = pow(max(dot(R,V), 0), shininess);
if (diffuseLight <= 0) specularLight = 0;
float3 specular = Ks * lightColor * specularLight;

■Blinのモデル

float3 V = normalize(eyePos - P);//Blinのモデルで計算
float3 H = normalize(L + V);
float specularLight = pow(max(dot(N, H), 0), shininess);
if (diffuseLight <= 0) specularLight = 0;
float3 specular = Ks * lightColor * specularLight;