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一、Refract & Reflect  
Snell定律描述了光线从一个介质传播到另外一个介质时,入射角、折射角以及介质折射率的关系。通过snell定律,可以根据入射光的方向向量求取折射光的方向向量。
Fresnel定律完善了光的衍射理论,当光线到达材质交界面时,一部分光被反射,另外一部分发生折射,这个现象被称为Fresnel Effect。菲涅尔现象混合了反射与折射,使得物体更加真实,理论物理中的Fresnel公式很复杂,因而在实时计算机图形学中,只要在最终效果上满足人们的视觉感受就可以了。在Cook-Torrance光照模型中计算specular光的rough surface时用到了Fresnel系数。
   F = f + (1-f) * (1 - V · H)FresnelPower
其中f入射角为0时的菲涅尔反射系数,V视角向量,H半向量;
 color = factor * 反射光颜色 + (1 - factor) * 折射光颜色

Snell中的折射率本质上反映的是光在介质中传播速度以及折射方向;
Fresnel中折射系系数反映的是光在透明介质表面被折射的光通量的比率;
这些可以模拟水表面的折射与反射现象等等

Vertex shader:
 1const float Eta=0.6;
 2const float FresnelPower=5.0;
 3const float F=((1.0-Eta)*(1.0-Eta))/((1.0+Eta)*(1.0+Eta));
 4varying vec3 Reflect;
 5varying vec3 Refract;
 6varying float Ratio;
 7void main(void){
 8
 9    vec4 ecposition = gl_ModelViewMatrix* gl_Vertex;
10    vec3 ecposition3 = ecposition.xyz/ecposition.w;
11    vec3 i = normalize(ecposition3);
12    vec3 n = normalize(gl_NormalMatrix*gl_Normal);
13    Ratio = F + (1.0-F) * pow(1.0 - dot(i, n),FresnelPower);
14    
15    Refract = refract(i,n,Eta);
16    Refract = vec3(gl_TextureMatrix[0* vec4(Refract,1.0));
17
18    Reflect = reflect(i,n);
19    Reflect = vec3(gl_TextureMatrix[1* vec4(Reflect,1.0));
20
21    gl_Position = ftransform();  
22}

Frag Shader:
 1varying vec3 Reflect;
 2varying vec3 Refract;
 3varying float Ratio;
 4uniform sampler2d tex;
 5void main(void){
 6    vec3 refractColor = vec3 (texture2D(tex,Refract));
 7    vec3 reflectColor = vec3 (texture2D(tex,Reflect)); 
 8    vec3 Color = mix(refractColor, reflectColor, Ratio);
 9     gl_FragColor = vec4( Color,1.0);
10}

11 







如果要突出某种颜色RGB,产生色散,可以分离折射的rgb值,得到另外一种效果:
 1const float EtaR=0.3;
 2const float EtaG=0.67;
 3const float EtaB=0.9;
 4varying vec3 RefractR;
 5varying vec3 RefractG;
 6varying vec3 RefractB;
 7
 8RefractR = refract(i,n,EtaR);
 9    RefractR = vec3(gl_TextureMatrix[0* vec4(RefractR,1.0));
10
11    RefractG = refract(i,n,EtaG);
12    RefractG = vec3(gl_TextureMatrix[0* vec4(RefractG,1.0));
13    
14    RefractB = refract(i,n,EtaB);
15    RefractB = vec3(gl_TextureMatrix[0* vec4(RefractB,1.0));

1    vec3 refractColor ;
2        refractColor.r= vec3 (texture2D(tex,RefractR));
3        refractColor.g= vec3 (texture2D(tex,RefractG));
4        refractColor.b= vec3 (texture2D(tex,RefractB));




二、Diffraction
GPU Gem1里面有一章讲解
光的衍射:光在传播过程中,遇到透明或者不透明的障碍物,绕过障碍物产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。
当表面的细节比光的波长小很多时,对于这些小尺寸的细节,例如CD,波效应就不能忽略,
shader一般步骤是:先把可见光的波长转换到0~1之间,计算半向量在切线的投影来计算u,
原理不是很懂
就这样吧。。
vertex shader
 1uniform vec3 eyeposition;
 2uniform vec3 lightposition;
 3vec4  HighlightColor=(1.0,1.0,1.0,1.0);
 4varying vec4 Color;
 5attribute vec3 Tangent;
 6vec3 lambda2rgb(float lambda){
 7     const float ultraviolet =400.0
 8    const float infrared =700.0;     
 9    //转换可见光到0~1
10    float a = (lambda - ultraviolet)/(infrared - ultraviolet); 
11    const float c = 10.0//图的宽度
12    vec3 b = vec3(a) - vec3(0.75,0.5,0.25);
13    return max((1.0 - c*b*b), 0.0);
14}

15void main(void){
16    vec3 objPosition = vec3 (gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex);
17    vec3 Normal = normalize (gl_NormalMatrix * gl_Normal);
18    vec3 LightDir = normalize (lightposition - objPosition);
19    vec3 EyeDir = normalize (eyeposition - objPosition);
20    vec3 HalfVec = normalize (LightDir + EyeDir);
21
22   vec3 T=normalize(gl_NormalMatrix * Tangent);
23   float u = abs(dot(T, HalfVec));
24
25   vec3 diffColor=vec3(0.0);
26
27   const int numspectralorders=3;
28   for(int m=1; m<=numspectralorders;++m){
29       float lambda =660 * u / float(m);
30        diffColor += lambda2rgb(lambda);
31   }

32
33   float w = dot(Normal , HalfVec);
34   float e = 2 * u / w;
35   vec3 hilight = exp(-* e) * HighlightColor.rgb;
36
37
38   const float diffAtten = 0.8
39   Color = vec4(diffAtten * diffColor + hilight, 1.0);
40  
41    gl_Position = ftransform();
42
43    
44}
Frag shader

1varying vec4 Color;
2void main(void)
3{
4   gl_FragColor =Color ;
5}





posted on 2012-03-29 14:04 情绝格调(fresmaster) 阅读(4221) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: GraphicsCoding

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