基于物理的渲染结果看起来不正确

Question

我一直在尝试使用以下resource实现基于物理的渲染。它描述了可用于实现基于物理的着色的方程。这是我的着色器代码：

#define M_PI 3.1415926535897932384626433832795

#ifdef SHADER_VERTEX

layout (location = 0) in vec3 position;
layout (location = 2) in vec3 normal;

out vec3 Position;
out vec3 Normal;

uniform mat4 model;
uniform mat4 mvp;

void main()
{
    gl_Position = mvp * vec4(position, 1.0);
    Position = vec3(model * vec4(position, 1.0));
    Normal = vec3(model * vec4(normal, 0.0));
}

#endif

#ifdef SHADER_FRAGMENT

in vec3 Position;
in vec3 Normal;

out vec4 color;

uniform vec3 lightPos;
uniform vec3 objectColor;
uniform vec3 cameraPos;
uniform float roughness;
uniform vec3 specularColor;

vec3 D(vec3 normal, vec3 h)
{
    float a2 = roughness * roughness * roughness * roughness;
    float NdotH = dot(normal, h);
    float x = (NdotH * NdotH) * (a2 - 1) + 1;
    return vec3(a2 / (M_PI * (x * x)));
}

vec3 G1(vec3 normal, vec3 v)
{
    float k = ((roughness + 1) * (roughness + 1)) / 8.0f;
    float NdotV = dot(normal, v);

    return vec3(NdotV / ((NdotV * (1 - k) + k)));
}

vec3 G(vec3 normal, vec3 l, vec3 v)
{
    return G1(normal, l) * G1(normal, v);
}

vec3 F(vec3 v, vec3 h)
{
    vec3 f0 = specularColor;
    float VdotH = dot(v, h);
    float exponent = (-5.55473 * VdotH - 6.98316) * VdotH;
    return vec3(f0 + ((vec3(1, 1, 1) - f0) * pow(2, exponent)));
}

vec3 specular(vec3 n, vec3 l, vec3 h, vec3 v)
{
    float NdotL = dot(n, l);
    float NdotV = dot(n, v);
    return (D(n, h) * F(v, h) * G(n, l, v)) / ((4 * NdotL * NdotV));
}

vec3 diffuse(vec3 normal, vec3 lightDir)
{
    float NdotL = dot(normal, lightDir);
    vec3 result = objectColor / M_PI;
    return result * NdotL;
}

void main()
{
    vec3 norm = normalize(Normal);
    vec3 lightDir = normalize(lightPos - Position);
    vec3 eyeVector = normalize(cameraPos - Position);
    vec3 halfVector = normalize(lightDir + eyeVector);

    color = vec4(diffuse(norm, lightDir) + specular(norm, lightDir, halfVector, eyeVector), 1.0);
}

#endif

以下是结果：

正如你所看到的，中间有一个奇怪的白色带。灯光位置位于球体上方，相机位于球体前方。粗糙度变量目前设置为0.2。我不知道我是否通过传入的参数实现了方程式错误或者看起来应该是什么样的。

Answer 1

问： n与l垂直时会发生什么？

vec3 specular(vec3 n, vec3 l, vec3 h, vec3 v)
{
    float NdotL = dot(n, l);
    float NdotV = dot(n, v);
    return (D(n, h) * F(v, h) * G(n, l, v)) / ((4 * NdotL * NdotV));
}

A：此函数将返回0/0，除了0而不会出现舍入错误，因此您可能会得到任何结果。

您需要重新安排等式，这样您就不会在任何地方以0/0结束。