[鏡面反射]の変更点 - OpenGLプログラミングメモ

鏡面反射

「鏡面反射」(2014/05/01 (木) 17:54:26) の最新版変更点

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プラスチックや金属など、よく磨きこまれた反射率の高い物体に光が当たると 表面が光り輝いているように見えます。 そのハイライトを表現するのが鏡面反射です。 <img alt="" src="http://www21.atwiki.jp/opengl?cmd=upload&act=open&pageid=48&file=specular.png" /> vertex.shader <table border="1" cellspacing="1" cellpadding="1" width="600"><tbody><tr><td> //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(); } </td> </tr></tbody></table>flagment.shader <table border="1" cellspacing="1" cellpadding="1" width="600"><tbody><tr><td> //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); vec3 V = normalize(-P); vec3 H = normalize(L + V); float powNH = pow(max(dot(N, H), 0.0), gl_FrontMaterial.shininess); if(dotNL <= 0.0) powNH = 0.0; vec4 specular = gl_FrontLightProduct[0].specular * powNH; //統合 gl_FragColor = ambient + diffuse + specular; } </td> </tr></tbody></table>GLSL.h <table border="1" cellspacing="1" cellpadding="1" width="600"><tbody><tr><td> GLuint vertexShader, fragmentShader; //shader fileを読み込みコンパイルする void readShaderCompile(GLuint shader, const char *file) { FILE *fp; char *buf; GLsizei size, len; GLint compiled; // ファイルを開く 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); //ファイルの末尾に移動し現在位置を得る fseek(fp, 0, SEEK_END); size = ftell(fp);//ファイルサイズを取得 // ファイルサイズのメモリを確保 buf = (GLchar *)malloc(size); if (buf == NULL) { printf("メモリが確保できませんでした \n"); } // ファイルを先頭から読み込む fseek(fp, 0, SEEK_SET); fread(buf, 1, size, fp); //シェーダオブジェクトにプログラムをセット glShaderSource(shader, 1, (const GLchar **)&buf, &size); //シェーダ読み込み領域の解放 free(buf); fclose(fp); // シェーダのコンパイル 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); } } } //リンクする void 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); } } } //GLSLの初期化 void initGlsl(GLuint *program, const char *vertexFile) { //glewの初期化 GLenum err = glewInit(); if (err != GLEW_OK) { printf("Error: %s\n", glewGetErrorString(err)); } // GPU,OpenGL情報 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)); //シェーダーオブジェクトの作成 vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER); //シェーダーの読み込みとコンパイル readShaderCompile(vertexShader, vertexFile); // シェーダプログラムの作成 *program = glCreateProgram(); // シェーダオブジェクトをシェーダプログラムに関連付ける glAttachShader(*program, vertexShader); // シェーダオブジェクトの削除 glDeleteShader(vertexShader); // シェーダプログラムのリンク link(*program); } void initGlsl(GLuint *program, const char *vertexFile, const char *fragmentFile) { //glewの初期化 GLenum err = glewInit(); if (err != GLEW_OK) { printf("Error: %s\n", glewGetErrorString(err)); } // GPU,OpenGL情報 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)); //シェーダーオブジェクトの作成 vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER); fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER); //シェーダーの読み込みとコンパイル readShaderCompile(vertexShader, vertexFile); readShaderCompile(fragmentShader, fragmentFile); // プログラムオブジェクトの作成 *program = glCreateProgram(); // シェーダオブジェクトをシェーダプログラムに関連付ける glAttachShader(*program, vertexShader); glAttachShader(*program, fragmentShader); // シェーダオブジェクトの削除 glDeleteShader(vertexShader); glDeleteShader(fragmentShader); // シェーダプログラムのリンク link(*program); } </td> </tr></tbody></table>main.cpp <table border="1" cellspacing="1" cellpadding="1" width="600"><tbody><tr><td> #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 GLuint shaderProg; //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}; float specular[]= { 0.4, 0.4, 0.4, 1.0};//鏡面反射 float AmbientLight[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f}; float DiffuseLight[] = { 0.2f, 0.7f, 0.7f, 1.0f}; float SpecularLight[] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};//鏡面光 void setLight() { glMaterialfv(GL_FRONT,GL_AMBIENT,Ambient); glMaterialfv(GL_FRONT,GL_DIFFUSE,Diffuse); glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SPECULAR,specular); glMaterialf(GL_FRONT,GL_SHININESS,8); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, AmbientLight); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, DiffuseLight); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, SpecularLight); 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 glUseProgram(shaderProg);//シェーダー描画に切り替え glutSolidSphere(40.0,16,16); glUseProgram(0);//シェーダー解除 glutSwapBuffers(); } void idle(void) { anglex+=0.02f; glutPostRedisplay(); } void Init(){ initGlsl(&shaderProg, "vertex.shader","flagment.shader"); glClearColor(0.3f, 0.3f, 0.3f, 1.0f); glEnable(GL_DEPTH_TEST); glEnable(GL_LIGHTING); glEnable(GL_LIGHT0); } int main(int argc, char *argv[]) { glutInitWindowPosition(100, 100); glutInitWindowSize(WIDTH, HEIGHT); glutInit(&argc, argv); glutCreateWindow("スペキュラー"); glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE); glutDisplayFunc(display); glutIdleFunc(idle); Init(); glutMainLoop(); glDeleteProgram(shaderProg); return 0; } </td> </tr></tbody></table>

プラスチックや金属など、よく磨きこまれた反射率の高い物体に光が当たると 表面が光り輝いているように見えます。 そのハイライトを表現するのが鏡面反射です。 <img alt="" src="http://cdn21.atwikiimg.com/opengl?cmd=upload&act=open&pageid=48&file=specular.png" /> vertex.shader <table border="1" cellpadding="1" cellspacing="1" width="600"><tbody><tr><td> //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(); } </td> </tr></tbody></table>flagment.shader <table border="1" cellpadding="1" cellspacing="1" width="600"><tbody><tr><td> //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); vec3 V = normalize(-P); vec3 H = normalize(L + V); float powNH = pow(max(dot(N, H), 0.0), gl_FrontMaterial.shininess); if(dotNL <= 0.0) powNH = 0.0; vec4 specular = gl_FrontLightProduct[0].specular * powNH; //統合 gl_FragColor = ambient + diffuse + specular; } </td> </tr></tbody></table>GLSL.h <table border="1" cellpadding="1" cellspacing="1" width="600"><tbody><tr><td> #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); } </td> </tr></tbody></table>main.cpp <table border="1" cellpadding="1" cellspacing="1" width="600"><tbody><tr><td> #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}; float specular[]= { 0.4, 0.4, 0.4, 1.0};//鏡面反射 float AmbientLight[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f}; float DiffuseLight[] = { 0.2f, 0.7f, 0.7f, 1.0f}; float SpecularLight[] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};//鏡面光 void setLight(){ glMaterialfv(GL_FRONT,GL_AMBIENT,Ambient); glMaterialfv(GL_FRONT,GL_DIFFUSE,Diffuse); glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SPECULAR,specular); glMaterialf(GL_FRONT,GL_SHININESS,8); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, AmbientLight); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, DiffuseLight); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, SpecularLight); 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("スペキュラー"); glutDisplayFunc(display); glutIdleFunc(idle); Init(); glutMainLoop(); return; } </td> </tr></tbody></table>

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