逍遙文工作室

承我剛寫不久的Bump Map，這次要更仔細分析它表現出來的特性，除了bump map的效果之外，我還加了phong shading的diffuse和specular。

實做Bump Map時，必須知道Flat Shading、Gouraud Shading、Phong Shading和它的差異，瞭解了之後實做就變得相當容易！尤其概念若有圖示講解，我就會很容易瞭解，畢竟我不是土生土長的美國人，看到英文敘述還要轉換中文意思瞭解，這樣會曲解原意，有圖示輔助幫了我超多！

是不是覺得過去所學的概念，變得更容易瞭解呢？哈～

上週實做的名稱應改為bumpy surface（沒有理論可言，只是想盡辦法將model表面弄得凹凸不平，隨意更改model的normal），而非bump map，因為沒使用color map和normal map。

語言：GLSL。
模型：OpenGL的Teapot，可逆時針旋轉。
光源：可控制六個方向。

使用兩張texture，左圖為color map，右圖為normal map，利用特殊軟體製作，前者使用Genetica Viewer 3.5軟體得到左圖，由左圖接著使用Crazybump 1.2軟體產生右圖。

只有color map。

color map乘上由normal map所產生的diffuse。

color map乘上model的normal所產生的diffuse。

由normal map所產生的specular。

color map乘上由normal map所產生的diffuse乘上model的normal所產生的diffuse，加上由normal map所產生的specular。

另有改進方法叫做tangent space來實做bump map，使用TBN的rotation matrix，推導過程與運算均複雜，但效能好。

實做問題：OpenGL內建的Teapot可成功，但Sphere、Cube、Toros卻有問題。本來想載入cow.obj檔來實現bump map，然而texture座標和model座標卻不知如何對應。

vertex shader程式碼：

	varying vec3 vertex_position;
	varying vec3 vertex_light_vector;
	varying vec3 vertex_light_half_vector;
	varying vec3 vertex_normal;

void main() {
    // Calculate the normal value for this vertex, in world coordinates (multiply by gl_NormalMatrix)
    vertex_normal = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);
	vertex_position = vec3(gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex);

    // Calculate the light position for this vertex
	vec3 light_position = gl_LightSource[0].position.xyz;
	vertex_light_vector = normalize(light_position.xyz - vertex_position.xyz);

    // Calculate the light's half vector
    vertex_light_half_vector = normalize(gl_LightSource[0].halfVector.xyz);

gl_TexCoord[0] = gl_MultiTexCoord0;

// Set the position of the current vertex
gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;
}

vertex shader程式碼：

	varying vec3 vertex_position;
	varying vec3 vertex_light_vector;
	varying vec3 vertex_light_half_vector;
	varying vec3 vertex_normal;
	const vec3 eye_position = vec3(0.0,0.0,0.0);

uniform float updown, leftright, farnear;

uniform sampler2D color_texture;
uniform sampler2D normal_texture;

void main() {

// Extract the normal from the normal map
vec3 normal = normalize(texture2D(normal_texture, gl_TexCoord[0].st).rgb * 2.0 - 1.0);

// Determine where the light is positioned
vec3 light_pos = normalize(vec3(leftright, updown, farnear) + vertex_light_vector);

// Calculate the lighting diffuse value
float diffuse = max(dot(normal, light_pos), 0.0);

	vec3 E = normalize(vec3(eye_position - vertex_position));
	vec3 R = normalize(vec3(reflect(-light_pos, normal)));

    // Defining The Material Colors
    const vec4 AmbientColor = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    const vec4 DiffuseColor = vec4(0.5, 0.5, 0.5, 1.0);
    const vec4 SpecularColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);

    // Calculate the ambient term
    vec4 ambient_color = AmbientColor * gl_LightSource[0].ambient + gl_LightModel.ambient * gl_FrontMaterial.ambient;

    // Calculate the diffuse term
    vec4 diffuse_color = DiffuseColor * gl_LightSource[0].diffuse;
    // Set the diffuse value (darkness). This is done with a dot product between the normal and the light
    // and the maths behind it is explained in the maths section of the site.
    float diffuse_value = max(dot(normalize(vertex_normal), vertex_light_vector), 0.0);

    // Calculate the specular value
    vec4 specular_color = SpecularColor * gl_LightSource[0].specular * pow(max(dot(E, R), 0.0) , 100.0);

vec3 color = diffuse_value * diffuse * texture2D(color_texture, gl_TexCoord[0].st).rgb + specular_color;
//vec3 color = diffuse * texture2D(color_texture, gl_TexCoord[0].st).rgb + diffuse_color * diffuse_value + specular_color;

// Set the output color of our current pixel
gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
}

參考：TyphoonLabs’ OpenGL Shading Language tutorials、OpenGL:Tutorials:GLSL Bump Mapping、OpenGL:Tutorials:GLSL Bump Mapping(2)。