Ładowanie VAO i VBO
+W trakcie tych zajęć przećwiczymy ładowanie danych do pamięci. Tym razem, zamiast korzystać z gotowej funkcji utworzymy je samodzielnie. W openglu wykorzystujemy do tego VBO (Vertex Buffer Object) i VAO (Vertex Array Object). Pierwsza jest buforem, który zawiera dane modeli. Natomiast drugi zawiera informacje jak dane bufory interpretować.
+W zadaniu 2_1 będziemy przesyłać prostopadłościan. Tablica zawierająca jego definicję jest w pliku Box.cpp. Każdy wierzchołek składa się z ośmiu floatów, pierwsze cztery określają jego pozycję, a cztery kolejny określają jego kolor.
Inicjalizacje będziemy wykonywać wewnątrz funkcji init. Pierwszym krokiem jest wygenerowanie jednego VAO i jednego VBO. Wykorzystuje się do tego odpowiednio funkcje glGenVertexArrays i glGenBuffers. Pierwszym argumentem jest liczba buforów czy array object, które tworzymy, drugim jest adres, w którym ma być bufor/array object umieszczony. W naszym przypadku pierwszym argumentem będzie 1, natomiast drugim będzie wskaźnik na zmienną VAO i VBO odpowiednio. Następnie należy aktywować VAO za pomocą funkcji glBindVertexArray, po czym podpiąć do niego bufor VBO za pomocą glBindBuffer(GLenum target, GLuint buffer) nasz target to GL_ARRAY_BUFFER, czyli bufor, który oznacza atrybuty wierzchołków.
Kolejnym krokiem jest umieszczenie danych w buforze za pomocą funkcji glBufferData(GLenum target, GLsizeiptr size, const void * data, GLenum usage). Pierwszym argumentem jest ponownie GL_ARRAY_BUFFER, drugi to rozmiar tablicy w bajtach, trzecim adres tablicy, a czwartym sposób używania tablicy, w naszym przypadku GL_STATIC_DRAW.
Pozostaje opisanie atrybutów wierzchołków, musimy opisać, gdzie się znajdują, jaką mają strukturę i jak ma się do nich odnieść shader. My mamy 2 atrybuty, jest to pozycja i kolor. Pierwszym krokiem jest aktywacja atrybutów za pomocą glEnableVertexAttribArray(GLuint index), przy czym po indeksie będą one odnajdywane przez shader. W naszym przypadku będą to odpowiednio 0 i 1. Następnie należy opisać jak GPU ma odczytywać atrybuty z bufora za pomocą funkcji glVertexAttribPointer( GLuint index, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, GLsizei stride, const void * offset). Jej argumenty to kolejno: * index - indeksy odpowiadające atrybutowi, * size - liczba elementów w atrybucie wierzchołka, może wynosić 1, 2, 3 lub 4, * type - typ danych jako enum, w naszym przypadku GL_FLOAT, * normalized - określa czy wartość ma być znormalizowana, u nas będzie to GL_FALSE, * stride - określa dystans pomiędzy atrybutami w kolejnych wierzchołkach * offset - wskaźnik na pierwszy atrybut w tablicy, licząc względem początku tablicy i typu (void *)
Struktura naszego prostopadłościanu ma na przemian pozycje i kolory, dlatego w obu przypadkach stride będzie wynosił ośmiokrotność rozmiaru floata. Natomiast offest będzie wynosił zero i czterokrotność rozmiaru floata.
+
Na koniec uwolnij VAO za pomocą instrukcji: glBindVertexArray(0);.
Pozostaje narysować prostopadłościan. W funkcji renderScene wywołaj glBindVertexArray z argumentem VAO. Następnie narysuj za pomocą glDrawArrays(GLenum mode, GLint first, GLsizei count). Pierwszym argumentem jest typ rysowanego obiektu, w naszym przypadku jest to GL_TRIANGLES, indeks pierwszego wierzchołka, czyli 0 i liczba wierzchołków czyli 36.
Zadanie
+podążając za powyższymi instrukcjami zainicjalizuj box, następnie obróć go za pomocą funkcji glm::eulerAngleXYZ tak, żeby było widać trzy ściany prostopadłościany. Dodaj również obrót wokół osi Y w czasie z użyciem funkcji glm::eulerAngleXYZ.
Zadanie*
+Wykonaj zadania z ex_2_1b.hpp.
Shadery
+Shadery są programami uruchamianymi na karcie graficznej. W openglu wykorzystujemy język GLSL, który jest bardzo podobny do C++, posiada on liczne słowa kluczowe i funkcje matematyczne. Istnieją różne rodzaje shaderów, w tej sekcji skupimy się na dwóch z nich: shader wierzchołków i shader fragmentów. Pierwszy rodzaj wykonują operacje na wierzchołkach, przykładowo w tym zadaniu odpowiada za przemnożenie macierzy obrotu przez wierzchołki. Natomiast drugi określa kolor konkretnego fragmentu/piksela. Shadery są łączone w pipeline, to znaczy wykonuje się je sekwencyjnie, dane z poprzedniego są wysyłane do następnego. W zadaniu 2_1 wykorzystujemy następujące shadery
shader wierzchołków
+#version 430 core
+
+layout(location = 0) in vec4 vertexPosition;
+layout(location = 1) in vec4 vertexColor;
+
+uniform mat4 transformation;
+
+
+void main()
+{
+ gl_Position = transformation * vertexPosition;
+}shader fragmentów
+#version 430 core
+
+
+out vec4 out_color;
+void main()
+{
+ out_color = vec4(0.8,0.2,0.9,1.0);
+}Shader wierzchołków odbiera 2 typy danych. Pierwszym są dane z bufora w liniach.
+layout(location = 0) in vec4 vertexPosition;
+layout(location = 1) in vec4 vertexColor;są one różne dla każdego wierzchołka. Zmienną, która ma odebrać te dane deklaruje się globalnie funkcją main i poprzedza się słowem kluczowym in. Prefiks layout(location = ..) jest opcjonalny i służy określeniu indeksu atrybutu, jest to ta sama wartość, którą ustawiliśmy w glVertexAttribPointer. Można je usunąć, wtedy o indeksie będzie decydować kolejność. Drugim typem jest uniform, w przeciwieństwie do danych z bufora, są one takie same dla każdego wierzchołka. W tym przypadku przesyłamy za jej pomocą macierz obrotu.
Shader również wysyła dane. Domyślnie musi wysłać wyjściową pozycję wierzchołka, robi to przez zapisanie w gl_Position wektora 4-wymiarowego w funkcji main. Poza tym może również przesłać inne informacje. Wykonuje się to przez deklaracje zmiennej globalnej, którą poprzedza się słowem kluczowym out. Następnie należy ją wypełnić. W tym przypadku przesyłamy kolor wierzchołka.
Shader fragmentów odbiera kolor z Shadera wierzchołków. Podobnie jak z obieraniem danych z buforu robimy to za pomocą słowa kluczowego in, w przypadku przesyłania zmiennej z jednego shadera do drugiego nazwy zmiennych muszą być takie same przy słowie kluczowym out i in. Zmiennej obranej nie można modyfikować.
W najnowszej wersji opengla fragment shader nie ma domyślnego wyjścia na kolor, musimy sami je z definiować. Robimy to instrukcją out vec4 out_color następnie w funkcji main przypisujemy mu jakąś wartość.
Zadanie
+W tej chwili nasz prostopadłościan jest jednolitego koloru i nie możemy rozróżnić jego ścian. Przesłana przez nas wcześniej informacja o kolorze nie została wykorzystana. Bazując na powyższych informacjach prześlij wartość koloru zapisaną w vertexColor do shadera fragmentu i przypisz ją do wyjściowego koloru. Dodaj zmienną in vec4 color w shaderze fragmentów, następnie w funkcji main przypisz do niej wartość koloru. W shaderze fragmentów odbierz ją za pomocą out i przypisz do wyjściowego koloru.
Zauważ, że kolor ścian nie jest jednolity, zamiast tego przechodzą gradientem od jednego koloru do drugiego. Dzieje się tak, ponieważ na etapie rasteryzacji kolor jest interpolowany. To znaczy: wartość jest uśredniana pomiędzy wierzchołkami trójkąta.
+Zadanie
+Sprawdź, jak będzie wyglądać prostopadłościan z wyłączoną interpolacją. Dodaj przed in i out color słowo kluczowe flat.
Zadanie
+Prześlij czas od startu aplikacji do shadera fragmentów. Użyj funkcji glfwGetTime, by uzyskać czas. Utwórz zmienną uniform typu float we shaderze fragmentów. Następnie prześlij do niej wynik funkcji glfwGetTime. Aby przesłać czas do shadera, wykorzystaj funkcje glUniform1f. Pierwszym argumentem jest lokacja uniforma, drugim przypisywana wartość. Lokację uzyskamy za pomocą funckji glGetUniformLocation(progam,"time") pierwszym argumentem jest program, którego używamy a drugim nazwa zmiennej uniform. Podziel kolor przez czas, by uzyskać efekt, w którym prostopadłościan robi się czarny.
Zadanie*
+Wykorzystaj przesłany czas, żeby sprawić, żeby prostopadłościan znikał przez mieszanie go z kolorem tła. Wykorzystaj do tego następujące funkcje GLSL: mix, sin, vec4. Opis ich działania możesz znaleźć w dokumentacji https://docs.gl/.
Zadanie
+Prześlij pozycję lokalną i globalną pozycję wierzchołków do shadera fragmentów i wyświetl ją.
+W shaderze wierzchołków obok deklaracji out vec4 color; dodaj analogiczne o nazwie pos_local i pos_global. Do pos_local przypisz vertexPosition, a do pos_global przypisz transformation * vertexPosition. Podobnie dopisz odebranie ich w shaderze fragmentów. Użyj pos_local, następnie pos_global jako zamiast koloru. Dlaczego otrzymaliśmy taki efekt?
Zadanie*
+Użyj jednej ze zmiennych z poprzedniego zadania do zrobienia pasków na przynajmniej jednej ze ścian sześcianu. Wykorzystaj czas, żeby paski się przesuwały.
+ + diff --git a/grk/cw 6/Zadania 2.md b/grk/cw 6/Zadania 2.md new file mode 100644 index 0000000..6b2051e --- /dev/null +++ b/grk/cw 6/Zadania 2.md @@ -0,0 +1,105 @@ +## Ładowanie VAO i VBO + +W trakcie tych zajęć przećwiczymy ładowanie danych do pamięci. Tym razem, zamiast korzystać z gotowej funkcji utworzymy je samodzielnie. W openglu wykorzystujemy do tego VBO (Vertex Buffer Object) i VAO (Vertex Array Object). Pierwsza jest buforem, który zawiera dane modeli. Natomiast drugi zawiera informacje jak dane bufory interpretować. + +W zadaniu `2_1` będziemy przesyłać prostopadłościan. Tablica zawierająca jego definicję jest w pliku `Box.cpp`. Każdy wierzchołek składa się z ośmiu floatów, pierwsze cztery określają jego pozycję, a cztery kolejny określają jego kolor. + +Inicjalizacje będziemy wykonywać wewnątrz funkcji `init`. Pierwszym krokiem jest wygenerowanie jednego VAO i jednego VBO. Wykorzystuje się do tego odpowiednio funkcje `glGenVertexArrays` i `glGenBuffers`. Pierwszym argumentem jest liczba buforów czy array object, które tworzymy, drugim jest adres, w którym ma być bufor/array object umieszczony. +W naszym przypadku pierwszym argumentem będzie 1, natomiast drugim będzie wskaźnik na zmienną `VAO` i `VBO` odpowiednio. Następnie należy aktywować `VAO` za pomocą funkcji `glBindVertexArray`, po czym podpiąć do niego bufor `VBO` za pomocą `glBindBuffer(GLenum target, GLuint buffer)` nasz target to `GL_ARRAY_BUFFER`, czyli bufor, który oznacza atrybuty wierzchołków. + +Kolejnym krokiem jest umieszczenie danych w buforze za pomocą funkcji `glBufferData(GLenum target, GLsizeiptr size, const void * data, GLenum usage)`. Pierwszym argumentem jest ponownie `GL_ARRAY_BUFFER`, drugi to rozmiar tablicy w bajtach, trzecim adres tablicy, a czwartym sposób używania tablicy, w naszym przypadku `GL_STATIC_DRAW`. + +Pozostaje opisanie atrybutów wierzchołków, musimy opisać, gdzie się znajdują, jaką mają strukturę i jak ma się do nich odnieść shader. My mamy 2 atrybuty, jest to pozycja i kolor. Pierwszym krokiem jest aktywacja atrybutów za pomocą `glEnableVertexAttribArray(GLuint index)`, przy czym po indeksie będą one odnajdywane przez shader. W naszym przypadku będą to odpowiednio 0 i 1. Następnie należy opisać jak GPU ma odczytywać atrybuty z bufora za pomocą funkcji `glVertexAttribPointer( GLuint index, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, GLsizei stride, const void * offset)`. Jej argumenty to kolejno: +* `index` - indeksy odpowiadające atrybutowi, +* `size` - liczba elementów w atrybucie wierzchołka, może wynosić 1, 2, 3 lub 4, +* `type` - typ danych jako enum, w naszym przypadku `GL_FLOAT`, +* `normalized` - określa czy wartość ma być znormalizowana, u nas będzie to `GL_FALSE`, +* `stride` - określa dystans pomiędzy atrybutami w kolejnych wierzchołkach +* `offset` - wskaźnik na pierwszy atrybut w tablicy, licząc względem początku tablicy i typu (void \*) + +Struktura naszego prostopadłościanu ma na przemian pozycje i kolory, dlatego w obu przypadkach stride będzie wynosił ośmiokrotność rozmiaru *floata*. Natomiast *offest* będzie wynosił zero i czterokrotność rozmiaru *floata*. + + + +Na koniec uwolnij `VAO` za pomocą instrukcji: `glBindVertexArray(0);`. + +Pozostaje narysować prostopadłościan. W funkcji `renderScene` wywołaj `glBindVertexArray` z argumentem `VAO`. Następnie narysuj za pomocą `glDrawArrays(GLenum mode, GLint first, GLsizei count)`. Pierwszym argumentem jest typ rysowanego obiektu, w naszym przypadku jest to `GL_TRIANGLES`, indeks pierwszego wierzchołka, czyli 0 i liczba wierzchołków czyli 36. + +### Zadanie +podążając za powyższymi instrukcjami zainicjalizuj box, następnie obróć go za pomocą funkcji `glm::eulerAngleXYZ` tak, żeby było widać trzy ściany prostopadłościany. Dodaj również obrót wokół osi Y w czasie z użyciem funkcji `glm::eulerAngleXYZ`. + +### Zadanie* +Wykonaj zadania z `ex_2_1b.hpp`. + + +## Shadery + +Shadery są programami uruchamianymi na karcie graficznej. W openglu wykorzystujemy język GLSL, który jest bardzo podobny do C++, posiada on liczne słowa kluczowe i funkcje matematyczne. Istnieją różne rodzaje shaderów, w tej sekcji skupimy się na dwóch z nich: shader wierzchołków i shader fragmentów. Pierwszy rodzaj wykonują operacje na wierzchołkach, przykładowo w tym zadaniu odpowiada za przemnożenie macierzy obrotu przez wierzchołki. Natomiast drugi określa kolor konkretnego fragmentu/piksela. Shadery są łączone w *pipeline*, to znaczy wykonuje się je sekwencyjnie, dane z poprzedniego są wysyłane do następnego. +W zadaniu `2_1` wykorzystujemy następujące shadery + +shader wierzchołków +```GLSL +#version 430 core + +layout(location = 0) in vec4 vertexPosition; +layout(location = 1) in vec4 vertexColor; + +uniform mat4 transformation; + + +void main() +{ + gl_Position = transformation * vertexPosition; +} +``` + +shader fragmentów +```GLSL +#version 430 core + + +out vec4 out_color; +void main() +{ + out_color = vec4(0.8,0.2,0.9,1.0); +} +``` + +Shader wierzchołków odbiera 2 typy danych. Pierwszym są dane z bufora w liniach. +``` +layout(location = 0) in vec4 vertexPosition; +layout(location = 1) in vec4 vertexColor; +``` +są one różne dla każdego wierzchołka. Zmienną, która ma odebrać te dane deklaruje się globalnie funkcją `main` i poprzedza się słowem kluczowym `in`. Prefiks `layout(location = ..)` jest opcjonalny i służy określeniu indeksu atrybutu, jest to ta sama wartość, którą ustawiliśmy w `glVertexAttribPointer`. Można je usunąć, wtedy o indeksie będzie decydować kolejność. +Drugim typem jest `uniform`, w przeciwieństwie do danych z bufora, są one takie same dla każdego wierzchołka. W tym przypadku przesyłamy za jej pomocą macierz obrotu. + +Shader również wysyła dane. Domyślnie musi wysłać wyjściową pozycję wierzchołka, robi to przez zapisanie w `gl_Position` wektora 4-wymiarowego w funkcji `main`. Poza tym może również przesłać inne informacje. Wykonuje się to przez deklaracje zmiennej globalnej, którą poprzedza się słowem kluczowym `out`. Następnie należy ją wypełnić. W tym przypadku przesyłamy kolor wierzchołka. + +Shader fragmentów odbiera kolor z Shadera wierzchołków. Podobnie jak z obieraniem danych z buforu robimy to za pomocą słowa kluczowego `in`, w przypadku przesyłania zmiennej z jednego shadera do drugiego nazwy zmiennych muszą być **takie same** przy słowie kluczowym `out` i `in`. Zmiennej obranej nie można modyfikować. + +W najnowszej wersji opengla fragment shader nie ma domyślnego wyjścia na kolor, musimy sami je z definiować. Robimy to instrukcją `out vec4 out_color` następnie w funkcji `main` przypisujemy mu jakąś wartość. + +### Zadanie +W tej chwili nasz prostopadłościan jest jednolitego koloru i nie możemy rozróżnić jego ścian. Przesłana przez nas wcześniej informacja o kolorze nie została wykorzystana. Bazując na powyższych informacjach prześlij wartość koloru zapisaną w `vertexColor` do shadera fragmentu i przypisz ją do wyjściowego koloru. Dodaj zmienną `in vec4 color` w shaderze fragmentów, następnie w funkcji `main` przypisz do niej wartość koloru. W shaderze fragmentów odbierz ją za pomocą `out` i przypisz do wyjściowego koloru. + +Zauważ, że kolor ścian nie jest jednolity, zamiast tego przechodzą gradientem od jednego koloru do drugiego. Dzieje się tak, ponieważ na etapie rasteryzacji kolor jest interpolowany. To znaczy: wartość jest uśredniana pomiędzy wierzchołkami trójkąta. + +### Zadanie +Sprawdź, jak będzie wyglądać prostopadłościan z wyłączoną interpolacją. Dodaj przed `in` i `out` ` color` słowo kluczowe `flat`. + +### Zadanie +Prześlij czas od startu aplikacji do shadera fragmentów. Użyj funkcji `glfwGetTime`, by uzyskać czas. Utwórz zmienną `uniform` typu `float` we shaderze fragmentów. Następnie prześlij do niej wynik funkcji `glfwGetTime`. Aby przesłać czas do shadera, wykorzystaj funkcje `glUniform1f`. Pierwszym argumentem jest lokacja uniforma, drugim przypisywana wartość. Lokację uzyskamy za pomocą funckji `glGetUniformLocation(progam,"time")` pierwszym argumentem jest program, którego używamy a drugim nazwa zmiennej uniform. +Podziel kolor przez czas, by uzyskać efekt, w którym prostopadłościan robi się czarny. + +### Zadanie* +Wykorzystaj przesłany czas, żeby sprawić, żeby prostopadłościan znikał przez mieszanie go z kolorem tła. Wykorzystaj do tego następujące funkcje GLSL: `mix`, `sin`, `vec4`. Opis ich działania możesz znaleźć w dokumentacji https://docs.gl/. + +### Zadanie + +Prześlij pozycję lokalną i globalną pozycję wierzchołków do shadera fragmentów i wyświetl ją. + +W shaderze wierzchołków obok deklaracji `out vec4 color;` dodaj analogiczne o nazwie `pos_local` i `pos_global`. Do `pos_local` przypisz `vertexPosition`, a do `pos_global` przypisz `transformation * vertexPosition`. Podobnie dopisz odebranie ich w shaderze fragmentów. Użyj `pos_local`, następnie `pos_global` jako zamiast koloru. Dlaczego otrzymaliśmy taki efekt? + +### Zadanie* +Użyj jednej ze zmiennych z poprzedniego zadania do zrobienia pasków na przynajmniej jednej ze ścian sześcianu. Wykorzystaj czas, żeby paski się przesuwały. + diff --git a/grk/cw 6/Zadania 4.html b/grk/cw 6/Zadania 4.html new file mode 100644 index 0000000..acf3662 --- /dev/null +++ b/grk/cw 6/Zadania 4.html @@ -0,0 +1,101 @@ + + + + + + +Ładowanie obiektów za pomocą Assimp
+W projekcie zaimplementowano ładowanie modeli przy użyciu biblioteki Assimp. Obiekty są ładowane za pomocą funkcji loadModelToContext(std::string path, Core::RenderContext& context). Pierwszym argumentem tej funkcji jest ścieżka, pod którą znajduje się model, a drugim jest referencja do RenderContext. Ta struktura przechowuje informacje o modelu, m.in. o jego VAO czy liczbie wierzchołków. Rysowanie obiektu odbywa się za pomocą funkcji Core::DrawContext(Core::RenderContext& context). Obecnie na przykładzie rysowana jest sfera ładowana z pliku.
Podczas poprzednich zadań zdefiniowaliśmy funkcje tworzące macierze widoku i projekcji. Aby narysować model, należy najpierw zdefiniować macierz modelu, przemnożyć ją przez macierz kamery i macierz widoku, a następnie wysłać ją do GPU i dopiero potem narysować model. Te operacje są bardzo powtarzalne, dlatego można je przenieść do osobnej funkcji. W pliku ex_4_1.hpp znajduje się funkcja drawObjectColor, która przyjmuje rysowany obiekt jako Core::RenderContext&, macierz modelu jako glm::mat4 oraz kolor jako glm::vec3.
Zadanie
Wszystkie obiekty rysowane przezdrawObjectColor są w jednym kolorze – napraw to. Wewnątrz funkcji przekaż kolor jako uniform do GPU (za pomocą funkcji glUniform3f) i odpowiednio zmodyfikuj shader fragmentów, aby wyznaczyć go jako kolor wyjściowy.
+Korzystając z tej funkcji, stwórz układ słoneczny z przynajmniej jedną planetą, która posiada księżyc. Planeta powinna poruszać się wokół słońca, a księżyc wokół planety.
+Zadanie*
+Rozbuduj układ planetarny do przynajmniej 5 planet i pasa asteroid. Ściągnij z internetu/stwórz kilka prostych modeli asteroid, z których zbudujesz pas asteroid.
+Zadanie
+Celem tego zadania jest dodanie statku, który będzie latać po układzie planetarnym.
+Załaduj model statku, który jest w pliku spaceship.obj. Stwórz zmienne globalne spaceshipPos oraz spaceshipDir, które będą określać pozycję i kierunek, w którym statek się porusza. Później będziemy je zmieniać za pomocą przycisków, na razie wewnątrz funkcji processInput przypisz do nich odpowiednio cameraPos+1.5*cameraDir+glm::vec3(0,-0.5f,0) oraz cameraDir. W ten sposób po prawidłowym ustawieniu macierzy statek będzie znajdował się zawsze przed kamerą.
Przesuń i obróć statek w odpowiedni sposób. Przesunięcie zrealizujemy przez translację do spaceshipPos natomiast macierz statku liczy się tak samo, jak macierz kamery, tylko zamiast -cameraDir bierzemy spaceshipDir i na końcu trzeba tę macierz odwrócić (lub transponować, co jest tym samym, ponieważ mówimy o macierzy ortonormalnej).
Zadanie
+Zadanie*
+Obecnie klawisze regulują ustawienia kamery, do której jest podpięty statek. Zmodyfikuj aplikację, aby klawisze umożliwiały poruszanie się statkiem, a kamera podążała za nim. W tym celu w obsłudze klawiatury modyfikuj wektory spaceshipPos i spaceshipDir. Następnie dostosuj cameraPos i cameraDir w zależności od wektorów spaceshipPos i spaceshipDir.
Zadanie*
+Obecnie szybkość ruchu statku lub kamery zależy od liczby klatek, co może powodować różne efekty na różnych komputerach, co nie jest pożądane. Aby to skorygować, musimy obliczyć czas, jaki upłynął między poszczególnymi klatkami i dostosować do niego przesunięcia oraz obroty. Utwórz zmienne globalne float lastFrameTime oraz float deltaTime, następnie w funkcji renderScene dodaj oblicz deltaTime = time-lastFrameTime i przypisz do zmiennej lastFrameTime wartość time. Nie chcemy, żeby wartość deltaTime była zbyt duża, gdy nagle spadnie liczba klatek, dlatego ucinamy ją od góry przez 0.1.
Wykorzystaj deltaTime w funkcji processInput aby uniezależnić prędkość poruszania się od liczby klatek na sekundę.
Zadanie*
+Zastąp model statku innym modelem.
+ +Bufor głębokości
+Bufor głębokości rejestruje odległość danego piksela od kamery. Pozwala to podczas rysowania kolejnych obiektów odrzucić piksele, które znajdowałyby się za już narysowanymi. Ten mechanizm jest automatycznie, żeby go uruchomić, wystarczy dodać instrukcję glEnable(GL_DEPTH_TEST), poza tym przed rysowaniem klatki należy wyczyścić bufor głębokości, co robimy w instrukcji glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT).
Zadanie
+Sprawdź, co się stanie, gdy nie włączymy glEnable(GL_DEPTH_TEST) oraz sprawdź co, się dzieje, gdy nie czyścimy żadnego bufora lub gdy czyścimy tylko bufor koloru czy tylko bufor głębokości. Dlaczego dzieje się to, co widzisz?
Wizualizacja bufora głębokości
+W tej części zwizualizujemy jak wygląda bufor głębokości przy pomocy skali szarości. Zrealizujemy poprzez napisanie odpowiedniego shadera.
+++Uwaga nie jest to faktycznie rysowanie bufora głębokości, to wymagałoby stworzenie FrameBufferObject renderowanie głębokości do niego i narysowanie wyniku na ekranie. Zrobimy to na późniejszych zajęciach przy okazji rysowania cieni.
+
Wykorzystamy wbudowaną zmienną gl_FragCoord we fragment shaderze. Zawiera ona informacje o pozycji fragmentu.
Zadanie
+We fragment shaderze podmień wartości R G B w shaderze fragmentów na gl_FragCoord.z.
Zauważ, że obiekty są bardzo jasne i stają się ciemniejsze, dopiero gdy kamera podjedzie bardzo blisko. Wynika to z tego, że wartości z w gl_FragCoord nie są liniowe ze względu na rzutowanie perspektywiczne omówione na poprzednich zajęciach. Poniższy wykres prezentuje przykładową różnicę między faktyczną wartością a wartością w gl_FragCoord. 
My chcielibyśmy wyświetlać je liniowo. W tym celu będziemy musieli wrócić do współrzędnych w przestrzeni świata. Zauważ, że wartości gl_FragCoord.z są z zakresu od \([0,1]\) a nie \([-1,1]\) jak są zapisane współrzędne w przestrzeni ekranu. Dlatego pierwszym krokiem będzie przekonwertowanie ich (poprzez pomnożenie przez 2 i odjęcie 1). Współrzędne w przestrzeni ekranu obliczamy wzorem \[z'=-\frac{(n + f)}{(n - f)}- \frac{(2 n f)}{z(n - f)}.\]My chcemy obliczyć \(z\) po przekształceniu wzoru otrzymujemy: \[z=\frac{-2nf}{z'(n-f)+n+f}.\]
Zadanie
We fragment shaderze uwórz funkcję, która oblicza \(z\) i wyświetl zlinearyzowaną odległość. Pamiętaj, że wartość \(z\) jest z zakresu od \(n\) do \(f\), dlatego zmień podziel ją przez \(-f\) przed rysowaniem. +Zadanie
+Wykorzystaj informację o odległości, żeby dodać do sceny efekt mgły. Zmieszaj kolor (funkcja "mix" w glsl) obiektu z kolorem tła, jako współczynnik weź wartość z poprzedniego zadania.
+Kreatywne wykorzystanie bufora głębokości
+Czasem chcielibyśmy, żeby niektóre wyświetlane elementy były inaczej traktowane przez bufor głębokości. Przykładowo chcielibyśmy stworzyć bardziej złożone tło dla naszej sceny. Chcemy wtedy, żeby to tło było ,,za’’ każdym innym obiektem w scenie. Możemy to osiągnąć poprzez namalowanie tła na początku, a następnie usunięcie zawartości bufora głębokości.
+Zadanie*
+Dodaj jakiś rodzaj tła w sposób opisany powyżej. Mogą być to na przykład małe sfery udające gwiazdy. Prostokąt w przestrzeni ekranu, który będzie zmieniał kolory czy kręcący się prostopadłościan.
+Implementacja ruchu kamery w symulatorze kosmicznym bez synchronizacji modelu statku
+Zadanie*
+W tym ćwiczeniu zajmiemy się implementacją systemu kontroli kamery, który pozwoli na interaktywne sterowanie widokiem w symulatorze lotu. Będzie to wymagało obsługi wejścia myszy do kontroli ruchów pitch i yaw. Dodaj nastepujace zmienne globalne do kodu. +
+float pitch = 0.0f;
+float yaw = -90.0f;
+float lastX = 800.0f / 2.0;
+float lastY = 600.0 / 2.0;
+bool firstMouse = true;
+ if (pitch > 89.0f)
+ pitch = 89.0f;
+if (pitch < -89.0f)
+ pitch = -89.0f;
+
+glm::vec3 front;
+front.x = cos(glm::radians(yaw)) * cos(glm::radians(pitch));
+front.y = sin(glm::radians(pitch));
+front.z = sin(glm::radians(yaw)) * cos(glm::radians(pitch));
+cameraDir = glm::normalize(front);Ćwiczenia 3
+Przestrzenie potoku graficznego
+W trakcie wykładu zostały opisane kolejne przestrzenie potoku graficznego. W tej części zajęć przejdziemy kolejne jego etapy.
+
Pierwszy krok, czyli przejście do World Space już wykonujemy za pomocą macierzy transformacji. Następnym krokiem będzie stworzenie macierzy projekcji i macierzy widoku. Zaczniemy od macierzy projekcji. Będziemy modyfikować macierz, którą wysyła funkcja createPerspectiveMatrix (macierz jest transponowana dalej, więc zapisuj ją tak, jak tu widzisz). Zanim zaczniemy domnóż macierz perspektywy do macierzy transformacji obiektów.
Macierz perspektywy
+Rozważmy mnożenie dowolnej macierzy przez wektor kolumnowy:
+\[\begin{bmatrix} m_{11} & m_{12} & m_{13}& m_{14}\\m_{21} & m_{22} & m_{23}& m_{24}\\m_{31} & m_{32} & m_{33}& m_{34}\\m_{41} & m_{42} & m_{43}& m_{44}\\\end{bmatrix}\begin{bmatrix} x \\ y \\ z \\ w \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} x*m_{11}+y*m_{12}+z*m_{13}+m_{14}\\x*m_{21} +y*m_{22} +z*m_{23} +m_{24}\\x*m_{31} +y*m_{32} +z*m_{33} +m_{34}\\x*m_{41} +y*m_{42} +z*m_{43} +m_{44}\\\end{bmatrix}\]
+Pierwszym krokiem jest wykorzystanie homogenizacji do uzyskania efektu perspektywy. W tym celu musimy ustawić współrzędną \(w\) na \(-z\) za pomocą macierzy. Jeśli przyjrzymy się obliczeniom powyżej. Zobaczymy, że do tego musimy ustawić \(m_{43}\) na \(-1\) a pozostałe w tym wierszu na \(0\). Przemnożenie daje nam:
+\[\begin{bmatrix} 1 & 0 & 0& 0\\0 & 1 & 0& 0\\0 & 0 & 1& 0\\0 & 0 & -1& 0 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} x \\ y \\ z \\ 1 \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} x \\ y \\ z \\ -z\end{bmatrix}\]
+Po homogenizacji otrzymamy wektor:
+\[\begin{bmatrix} -\frac{x}{z} \\ -\frac{x}{z} \\ -1 \\ 1\end{bmatrix}\]
++
Zadanie
+zmodyfikuj macierz perspektywy w taki sposób.
++
Wartość współrzędnej \(z\) jest równa -1 dla każdego parametru. Co spowoduje, że nie będzie wiadomo, który wierzchołek bliżej, a który dalej i otrzymam zjawisko znane jako z-fighting. By tego uniknąć. Musimy zmapować współrzędną \(z\). Przypomnijmy, że przy arbitralnej macierzy wartość współrzędnej \(z\) będzie następującej postaci:
+\[ x*m_{31} +y*m_{32} +z*m_{33} +m_{34} \]
+więc możemy pracować tylko z parametrami \(m_{33}\) i \(m_{34}\), czyli \(z*m_{33} +m_{34}\), po uwzględnieniu dodatkowo homogenizacji otrzymamy ostateczny wzór:
+\[ z'=-m_{33} -\frac{m_{34}}{z}.\]
+Przypomnijmy, że w Clipping Space współrzędna \(z\) musi się mapować na wartości od \(-1\) do \(1\), żeby znalazły się w bryle kanonicznej (obiekty poza bryłą kanoniczną nie będą wyświetlone). Jak na wykładzie określimy sobie parametry \(0 < n < f\), które będą określać pozycję minimalnej i maksymalnej płaszczyzny osi \(z\). Chcemy, żeby dla \(z=n\) wartość \(z'\) wynosiła \(-1\) oraz dla \(z=f\) wartość \(z'\) wynosiła \(1\), daje nam to układ równań:
\[\begin{matrix} -m_{33}& -&\frac{m_{34}}{n}&=&-1\\-m_{33} &-&\frac{m_{34}}{f}&=&1\end{matrix}\]
+co po przekształceniu da nam:
+\[\begin{matrix} m_{33}&=&\frac{(n + f)}{(n - f)}\\m_{34} &=&\frac{(2 n f)}{(n - f)}\end{matrix}\]
+Ostatecznie otrzymujemy:
+\[\begin{bmatrix} 1 & 0 & 0& 0\\0 & 1 & 0& 0\\0 & 0 & \frac{(n + f)}{(n - f)}& \frac{(2 n f)}{(n - f)}\\0 & 0 & -1& 0 \end{bmatrix}\]
+Zauważ, że te wartość zmienia się zgodnie ze wzorem \(-\left(\frac{(n + f)}{(n - f)}+ \frac{(2 n f)}{z(n - f)}\right)\) czyli zmienia się to asymptotycznie, co można zobaczyć na wykresie.
+
Zadanie*
+Rozwiąż samodzielnie ten układ równań.
+Zadanie
+Dodaj zmienne lokalne n i f w funkcji, ustal im jakieś arbitralne wartości i dodaj rzutowanie \(z\) zgodnie ze wzorem, który otrzymaliśmy. Spróbuj ustawić taką wartość f, żeby tylna ściana sześcianu zniknęła.
Uzyskana macierz daje nam rzutowanie perspektywiczne, ale możemy ją jeszcze rozbudować o zmianę kąta widzenia, a także naprawić problem z nieprawidłowym skalowaniem się ekranu przy zmianie jego proporcji. Obie te czynności sprowadzają się do tego samego, mianowicie chcemy zmienić kształt bryły widzenia w osiach \(x\) i \(y\). By tego dokonać, musimy zmienić wartość parametrów \(m_{11}\) i \(m_{22}\), to one odpowiadają za skalowanie w tych osiach. Parametry te ściskają lub rozszerzają przestrzeń w tych osiach, więc zmniejszenie wartości zwiększy kąt widzenia w danej osi.
+Zacznijmy od kąta widzenia. Można go zmienić zwyczajnie ustawiając zamiast \(1\) dowolną inną wartość \(S\) parametrów \(m_{11}\) i \(m_{22}\). Jednak jeśli chcemy uzyskać faktyczne parametry oparte na polu widzenia, musimy skorzystać ze wzoru:
+\[S=\frac{1}{\tan(\frac{fov}{2}*\frac{\pi}{180})}\]
+Zadanie
+Dodaj do createPerspectiveMatrix argument fov, który będzie ustalał kąt widzenia.
Zadanie
+Prawidłowe skalowanie okna uzyskamy poprzez mnożenie \(m_{22}\) przez stosunek szerokości do wysokości ekranu. W zadaniu jest zmienna globalna aspectRatio. W funkcji framebuffer_size_callback nadpisz tą zmienną właściwym stosunkiem (pamiętaj, że dzielenie liczb stałoprzecinkowych w c++ nie uwzględnia ułamków). Następnie prześlij ja do createPerspectiveMatrix jako dodatkowy parametr i wykorzystaj przy renderowaniu sceny.
+
Zadanie*
+Po dodaniu skalowania okna, poszerzanie kwadratowego okna będzie zmniejszać kąt widzenia na osi pionowej. Natomiast wydłużanie go będzie go zwiększać. Zaproponuj rozwiązanie, które sprawi, że poszerzanie kwadratowego okna będzie zwiększać kąt widzenia w osi poziomej i jednocześnie wydłużanie kwadratowego okna będzie zwiększać kąt widzenia w osi pionowej.
+Macierz widoku
+Celem macierzy widoku jest wprowadzenie pojęcia kamery, jako obiektu, który możemy ustawić i poruszać nim w przestrzeni. Na taką macierz składa się pozycja kamery kierunek patrzenia oraz jej orientacja: wektory cameraDir oraz cameraUp i cameraSide. W tym celu potrzebujemy jeden wektor, który będzie określał pozycję początku układu współrzędnych (czyli pozycję kamery). Oraz 3 wektory ortonormalne, które będą rozpinać przestrzeń (odpowiedzialne za kierunek i orientację). Ponieważ te wektory są ortogonalne, możemy je rekonstruować za pomocą dwóch wektorów, jeden będzie nam wskazywać kierunek patrzenia (cameraDir), drugi górę (cameraUp).
++Układ współrzędnych kamery
+
W kodzie jest zaimplementowana obsługa klawiatury, klawisze W i S przesuwają kamerę do przodu i do tyłu, natomiast A i D obracają ją na boki. Robią to poprzez modyfikacje zmiennych globalnych cameraDir i cameraPos, jednak, żeby kamera faktycznie działała, trzeba uzupełnić funkcję createCameraMatrix i dodać jej wynik do transformacji obiektów.
Zadanie
+Uzupełnij funkcję createCameraMatrix. Najpierw oblicz wektor skierowany w bok za pomocą iloczynu wektorowego między cameraDir a wektorem \([0,1,0]\). Wektor może być długości innej niż 1, dlatego znormalizuj go. Zapisz wynik do cameraSide. Podobnie oblicz cameraUp jako znormalizowany iloczyn wektorowy między cameraSide i cameraDir.
++Wektor normalizuje się za pomocą funkcji:
+glm::normalize
Macierz kamery złożona jest z iloczynu macierzy obrotu i macierzy translacji. By otrzymać pierwszą z nich, korzystamy z ortonormalności bazy, dzięki temu wystarczy zapisać wektory cameraSide, cameraUp i -cameraDir wierszami. >Zauważ, że cameraDir musi być odwrócony tak jak na obrazku, ma być zwrócony do kamery, nie od niej. Macierz wygląda następująco:
\[M_{VR}=\begin{bmatrix} cameraSide_x & cameraSide_y & cameraSide_z & 0\\cameraUp_x & cameraUp_y & cameraUp_z & 0\\-cameraDir_x & -cameraDir_y & -cameraDir_z & 0\\0 & 0 & 0 & 1 \end{bmatrix}\]
+Macierz translacji \(M_{VT}\) otrzymujemy przez translacje o -cameraPos. Ostatecznie macierz widoku jest postaci \[M_V=M_{VR}*M_{VT}\]
W macierzy transformation umieść pomnożone przez siebie macierze perspektywy (wynik funkcji createPerspectiveMatrix) i kamery (wynik funkcji createCameraMatrix) w odpowiedniej kolejności. Jako efektem otrzymamy pełen potok graficzny, czyli kamerę, którą możemy poruszać klawiszami, z poprawnym rzutowaniem perspektywicznym.
Zadanie
+Wyświetl dwa dodatkowe prostopadłościany w różnych pozycjach i orientacjach.
+Zadanie*
+Zmodyfikuj ustawienia tak, żeby kamera zawsze była zwrócona w punkt wybrany punkt \(p\) \((0,0,0)\). W funkcji processInput zakomentuj obsługę klawiszy A i D. Zamiast tego na końcu tej funkcji ustaw cameraDir jako znormalizowana różnicę między punktem \(p\) a cameraPos. Jako obsługę klawiszy R i F dodaj przesuwanie kamery w górę i w dół.
Ładowanie modeli z użyciem assimp**
+W tym zadaniu przećwiczymy ładowanie modeli z plików, wykorzystamy do tego bibliotekę assimp (The Open Asset Import Library ), która zapewnia wspólny interfejs dla różnych typów plików.
+Funkcja loadModelToContext pobiera ścieżkę do pliku z modelem i wczytuje go przy użyciu importera assimp.
const aiScene* scene = import.ReadFile(path, aiProcess_TriangulateaiProcess_Triangulate | aiProcess_CalcTangentSpace);Importer przyjmuje ścieżkę i flagi preprocesingu, które mówią, jakie operacje ma wykonać importer przed przekazaniem nam pliku. W naszym przypadku dokonuje triangularyzacji (zamienia wszystkie wielokąty na trójkąty) i oblicza przestrzeń styczną (o której będzie mowa później).
+++Wywołaj funkcję dla ścieżki do statku ./models/spaceship.obj i zmiennej globalnej
+Core::RenderContext sphereContext. Dodaj breakpoint po załadowaniu sceny i obejrzyj jak wygląda struktura załadowanego obiektu.
Załadowany obiekt posiada szereg pól jak na przykład tekstury, oświetlenia, materiały, węzły (Node) czy modele. Węzły odpowiadają za hierarchię elementów w modelu, co ułatwia jego animację, wykorzystamy to w późniejszych zajęciach. Nasze pliki składają się z tylko jednego modelu, dlatego nie musimy się na tym skupiać i wywołujemy tylko pierwszy model, do którego odwołujemy się za pomocą scene->mMeshes[0]. Wywołaj context.initFromAiMesh z nim jako argumentem.
Zadanie**
+Jeśli tego nie zrobiłeś wywołaj metodę context.initFromAiMesh z argumentemscene->mMeshes[0] w funkcji init, po wczytaniu modelu. Metoda nie jest kompletna, uzupełnij ją o ładowanie indeksów, wierzchołków, normalnych i współrzędnych tekstur do bufora. Współrzędne tekstur i indeksy zostały przekonwertowane do odpowiedniego formatu i znajdują się w zmiennych std::vector<aiVector2D> textureCoord i std::vector<unsigned int> indices odpowiednio. Pozostałe są dostępne jako atrybuty aiMesh, mianowicie mesh->mVertices zawiera wierzchołki a mesh->mNormals normalne.
Dodatkowo mesh->mNumVertices zawiera liczbę wierzchołków.
zawierają rozmiary buforów.
+Utwórz jedną duża tablicę/vector, która zawiera informacje o wierzchołkach, normalnych i współrzędnych tekstur. Powinna mieć ona format jak na poniższym obrazku:
+
Gdy załadujesz kontekst, wykorzystaj w renderScene funkcję Core::DrawContext(Core::RenderContext& context) do narysowania obiektów. Rozmieść statek i kulę w przestrzeni za pomocą macierzy transformacji i obrotu.
Oświetlenie Phonga
+W trakcie tych zajęć zajmiemy się implementacją modelu oświetlenia Phonga. Na poprzednich zajęciach zbudowaliśmy układ słoneczny. Wykorzystamy go w trakcie tych zajęć. Jeżeli go zrobiłeś, to przekopiuj do ex_5_1.hpp kod z poprzednich zajęć. W przeciwnym wypadku wykorzystaj ten, który jest zaimplementowany w ex_5_1.hpp. W zadaniu będzie nam potrzebny statek latający przed kamerą, jak nie ma tego w Twojej scenie to skopiuj to z ex_5_1.hpp.
Zadanie - diffuse
+Oblicz we fragment shaderze oświetlenie obiektu przy użyciu modelu Phonga dla odbicia rozproszonego (*diffuse)
+1. Przekaż źródło światła. Na razie przyjmiemy kierunkowy model oświetlenia, dlatego źródło będzie opisane jako wektor kierunkowy:
+-
+
Prześlij do shadera fragmentów zmienna typu
uniform vec3(nazwij ją np.lightDir), w której będzie się znajdować wektor kierunkowy.
+Należy to zrobić podobnie do tego, jak przesyłany jest kolor.
+Jako kierunek światła wybierz dowolny wektor jednostkowy. (Możesz wziąć dowolny niezerowy wektor następnie go znormalizować).
+Dodatkowo prześlij drugą zmienną
uniform vec3 lightColor, w której umieścimy kolor światła. Prześlij tam wartości ze zmiennejglm::vec3 lightColor.
+
-
+
- Oblicz natężenie w shaderze fragmentów: +
-
+
prześlij normalne z shadera fragmentów do shadera wierzchołków
+znormalizuj wektor normalny przed użyciem go w obliczeniach (uśrednianie wektorów normalnych wierzchołków może spowodować, że przestaje one być jednostkowe).
+Natężenie to iloczyn skalarny wektora normalnego powierzchni i odwrotnego wektora kierunku padania światła. Skorzystaj z funkcji
dot.
+Natężenie nie może być ujemne. Przytnij natężenie do zera przy użyciu:
x = max(x, 0.0)
+
-
+
- Zastosuj obliczone natężenie, aby zmodyfikować kolor obiektu: +
-
+
- Przemnóż kolor RGB fragmentu przez obliczone natężenie i przez kolor światła z
lightColor.
+
Zadanie - obsługa obrotów
+Dlaczego oświetlenie statku nie zmienia się podczas jego obracania?
+(Wektory normalne są w układzie lokalnym modelu, a wektor padania światła w układzie świata)
+Należy wykonać transformacje wektorów normalnych do przestrzeni świata: - Prześlij macierz modelu rysowanego obiektu (model Matrix) jako osobna zmienna do vertex shadera (uniform mat4).
+- Przemnóż przez te macierz wektor normalny wierzchołka przed przesłaniem go do shadera fragmentów. - Współrzędna w dopisana do wektora przed mnożeniem przez macierz powinna być ustawiona na 0. Wynika to z tego, że w przypadku transformacji wektorów reprezentujących kierunki w przestrzeni, nie chcemy dokonywać translacji — np. wektor normalny do powierzchni zależy od orientacji obiektu, ale nie od jego pozycji (przesunięcia) w przestrzeni świata.
Zadanie - specular
+Uzupełnił model o czynnik odbicia zwierciadlanego (specular). W tym celu:
+-
+
- Potrzebny będzie wektor od rysowanego fragmentu do pozycji kamery: +
-
+
- Wyślij pozycje kamery (
cameraPos) jako kolejna zmienna do fragment shadera.
+
+ - Podobnie jak wektory normalne prześlij z vertex do fragment shadera pozycje wierzchołków (
vertexPosition) w przestrzeni świata (czyli pomnożone przez macierz modelMatrix). Pamiętaj, że tym razem wektory reprezentują punkty, a nie kierunki - współrzędna w przed mnożeniem musi być ustawiona na 1. W wyniku rasteryzacji otrzymamy w shaderze fragmentu jego pozycję (nazywaną pozycją fragmentu)
+ - Oblicz wektor V (view direction) jako znormalizowaną różnice pozycji kamery i pozycji fragmentu. +
-
+
- Oblicz natężenie światła odbitego we fragment shaderze: +
-
+
- Oblicz wektor kierunku odbicia światła R przy użyciu funkcji
reflect. Pamiętaj, żeby przesłać do funkcji odwrócony wektor kierunku światła.
+ - Oblicz natężenie: iloczyn skalarny V i R, przycięty do zera (
max(...,0.0)), a następnie podniesiony do wysokiej potęgi (np. 8, 50, 1000), która jest miara połyskliwości powierzchni.
+
-
+
- Ustal ostateczny kolor piksela na
objectColor * diffuse + lightColor * specular. Oznacza to najprostszy przypadek, gdy kolor światła odbitego jest biały.
+
Zadanie - oświetlenie punktowe
+W układzie planetarnym obiektem oświetlającym powinno być słońce, dlatego zamień oświetlenie kierunkowe na punktowe:
+-
+
- Zamiast przesyłać (w
lightDir) kierunek światła, prześlij pozycję słońca do fragment shadera (taką jak ustawiłeś w punkcie powyżej) jako uniform vec3 (nazwij golightPos).
+ - Oblicz kierunek światła odejmując od pozycji światła pozycję fragmentu, znormalizuj wynik. Zapisz wynik w zmiennej
lightDir.
+
+ - Słońce będzie czarne, nie martw się tym, tylko spójrz na punkt następny. +
Zadanie - shader słońca
+Źródło światła znajduje się wewnątrz kuli, która reprezentuje słońce, dlatego jest czarna. By to naprawić, utwórz osobny shader, który będzie odpowiadać za renderowanie słońca.
+Celem tego zadania jest stworzenie shadera (shader_5_sun.vert_ i shader_5_sun.frag), który będzie odpowiadał wyłącznie za rysowanie słońca. Poprzednie shadery (shader_4_1.vert_ i shader_5_1.frag) nadal mają rysować pozostałe obiekty. a) zainicjalizuj program (shadery): - Pliki shader_5_sun.vert i shader_5_sun.frag są identyczne z 5_1** przed zmianami, będą punktem wyjścia dla shadera słońca.
+-
+
Utwórz zmienną globalną
GLuint programSunna adres shadera słońca. Stwórz program za pomocąshaderLoader.CreateProgramanalogicznie jak tworzy sięprogramz shader_5_1.vert i shader_5_1.frag (parametry wejściowe to ścieżka do shadera wierzchołków i fragmentów shader_5_sun.vert i shader_5_sun.frag).
+W skomplikowanym projekcie różne typy obiektów rysuje się przy użyciu różnych shaderów, zate potrzebna jest w programie architektura, która na to pozwala. Ustaw odpowiedni program (shadery) do rysowania słońca:
+
-
+
- funkcja
drawObjectkorzysta z globalnej zmiennejprogram, żeby wskazywać shadery do rysowania. Dodaj argument do funkcji, który będziesz przekazywać adres programu, który ma być wykorzystany do rysowania.
+ - dodaj odpowiedni program w wywołaniach
drawObject.
+
Zadanie - Zmień shader słońca na bardziej realistyczny
+ +Na poniższym obrazku jest zdjęcie słońca. Jest ono ciemniejsze na brzegach spróbuj uzyskać podobny efekt. Przydadzą się wektory normalnych i wektor V jak i funkcja mix.
+
Osłabienie światła, tone mapping
+Zadanie - Osłabienie światła (attenuation)
+Światło pochodzące z punktowego źródła traci na sile wraz z dystansem. Wynika to z tego, że rozprasza się na większą powierzchnię. Dodaj ten efekt do shadera. Zamiast brać kolor światła bezpośrednio, podziel go przez kwadrat dystansu od źródła świata. Przed kwadratowaniem przemnoz diystans przez 10.0.
+ +Tone mapping
+Przez obecną zmianę scena stała się ciemna. Wymaga to od nas zmiany ‘koloru’ światła na wartości dużo większe niż do tej pory. Jeśli teraz to zrobimy i przesadzimy w drugą stronę, otrzymamy efekt prześwietlenia. Wynika to z ograniczenia zakresu kolorów do \([0,1]\) (obsługą wyższych wartości nazywamy HDR). Rozwiązaniem jest pracowanie na wartościach powyżej 1 wykorzystanie tone mappingu do przeniesienia ich w zakres \([0,1]\). Istnieje wiele wzorów, które są wykorzystywane do tego, jeden z nich to:
+\[C_{mapped} = 1-e^{-C * E},\] gdzie C to kolor sceny a E to parametr ekspozycji (z zakresu \((0,\infty)\), który może być dostosowany w zależności od jasności. + +
Zadanie - Tone mapping
+Zwiększ siłę słońca przynajmniej stukrotnie. Zaimplementuj powyższą metodę tone mappingu i dodaj możliwość sterowania ekspozycją za pomocą klawiszy 1 i 2. +Zadanie*
+Dodaj drugie źródło oświetlenia w postaci reflektora statku. Reflektor świeci tylko w określonym stożku,dlatego oprócz pozycji spotPos posiada również kierunek spotDir i kąt świecenia \(\phi\). Po obliczeniu dla niego lightDir należy sprawdzić, czy iloczyn skalarny pomiędzy lightDir a spodDir jest większy niż \(\cos\phi\) . Jeżeli nie jest, to stożek nie świeci w tym miejscu. Można ułatwić sobie implementację wielu źródeł światła poprzez przeniesienie obliczeń oświetlenia do funkcji, która przyjmuje kierunek światła i siłę naświetlenie.
