Irradiance works
This commit is contained in:
@@ -1,5 +1,4 @@
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import Common;
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import BRDF;
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import MaterialParameter;
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interface ILightEnv
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@@ -28,7 +27,7 @@ struct PointLight : ILightEnv
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{
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float3 lightDir_WS = position_WS.xyz - params.position_WS;
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float d = length(lightDir_WS);
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float illuminance = max(1 - d / colorRange.w, 0);
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||||
float illuminance = max(1 / (d * d), 0);
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||||
return illuminance * brdf.evaluate(params.viewDir_WS, normalize(lightDir_WS), colorRange.xyz * position_WS.w);
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||||
}
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@@ -65,6 +64,308 @@ struct LightEnv
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uint numDirectionalLights;
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StructuredBuffer<PointLight> pointLights;
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uint numPointLights;
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TextureCube irradianceMap;
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SamplerState irradianceSampler;
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};
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layout(set=3)
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ParameterBlock<LightEnv> pLightEnv;
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interface IBRDF
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{
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float3 evaluate(float3 viewDir_WS, float3 lightDir_WS, float3 lightColor);
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[mutating] void transformNormal(float3x3 tangentToWorld);
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||||
float3 getNormal();
|
||||
float3 getBaseColor();
|
||||
float3 evaluateAmbient(float3 viewDir_WS);
|
||||
float getAlpha();
|
||||
float3 getEmissive();
|
||||
};
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struct Phong : IBRDF
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{
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float3 baseColor;
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float alpha;
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float3 specular;
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float3 normal;
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||||
float3 ambient;
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float shininess;
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||||
float3 emissive;
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||||
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||||
__init()
|
||||
{
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||||
baseColor = float3(0, 0, 0);
|
||||
alpha = 1;
|
||||
specular = float3(0, 0, 0);
|
||||
normal = float3(0, 0, 1);
|
||||
ambient = float3(0, 0, 0);
|
||||
shininess = 0;
|
||||
emissive = float3(0, 0, 0);
|
||||
}
|
||||
|
||||
float3 evaluate(float3 viewDir_WS, float3 lightDir_WS, float3 lightColor)
|
||||
{
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||||
float3 normal_WS = normal;
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||||
float3 nDotL = dot(normal_WS, lightDir_WS);
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||||
float3 r = 2 * (nDotL) * normal_WS - lightDir_WS;
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||||
float rDotV = dot(r, viewDir_WS);
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||||
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||||
return lightColor * (baseColor * max(nDotL, 0.0)) + specular * pow(max(rDotV, 0.0), max(shininess, 1));
|
||||
}
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||||
[mutating]
|
||||
void transformNormal(float3x3 tangentToWorld)
|
||||
{
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||||
normal = normalize(mul(tangentToWorld, normal));
|
||||
}
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float3 getNormal()
|
||||
{
|
||||
return normal;
|
||||
}
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||||
float3 getBaseColor()
|
||||
{
|
||||
return baseColor;
|
||||
}
|
||||
float3 evaluateAmbient(float3 viewDir_WS)
|
||||
{
|
||||
return ambient;
|
||||
}
|
||||
float getAlpha()
|
||||
{
|
||||
return alpha;
|
||||
}
|
||||
float3 getEmissive()
|
||||
{
|
||||
return emissive;
|
||||
}
|
||||
};
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||||
struct BlinnPhong : IBRDF
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{
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float3 baseColor;
|
||||
float alpha;
|
||||
float3 specularColor;
|
||||
float3 normal;
|
||||
float shininess;
|
||||
float3 ambient;
|
||||
float3 emissive;
|
||||
|
||||
__init()
|
||||
{
|
||||
baseColor = float3(0, 0, 0);
|
||||
alpha = 1;
|
||||
specularColor = float3(0, 0, 0);
|
||||
normal = float3(0, 0, 1);
|
||||
shininess = 4;
|
||||
ambient = float3(0, 0, 0);
|
||||
emissive = float3(0, 0, 0);
|
||||
}
|
||||
|
||||
float3 evaluate(float3 viewDir_WS, float3 lightDir_WS, float3 lightColor)
|
||||
{
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||||
float3 normal_WS = normal;
|
||||
float diffuse = max(dot(normal_WS, lightDir_WS), 0);
|
||||
float3 h = normalize(lightDir_WS + viewDir_WS);
|
||||
float specular = pow(saturate(dot(normal_WS, h)), shininess);
|
||||
|
||||
return (baseColor * diffuse * lightColor) + (specularColor * specular);
|
||||
}
|
||||
[mutating]
|
||||
void transformNormal(float3x3 tangentToWorld)
|
||||
{
|
||||
normal = normalize(mul(tangentToWorld, normal));
|
||||
}
|
||||
float3 getNormal()
|
||||
{
|
||||
return normal;
|
||||
}
|
||||
float3 getBaseColor()
|
||||
{
|
||||
return baseColor;
|
||||
}
|
||||
float3 evaluateAmbient(float3 viewDir_WS)
|
||||
{
|
||||
return ambient;
|
||||
}
|
||||
float getAlpha()
|
||||
{
|
||||
return alpha;
|
||||
}
|
||||
float3 getEmissive()
|
||||
{
|
||||
return emissive;
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
struct CelShading : IBRDF
|
||||
{
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||||
float3 baseColor;
|
||||
float alpha;
|
||||
float3 normal;
|
||||
float3 emissive;
|
||||
|
||||
__init()
|
||||
{
|
||||
baseColor = float3(0, 0, 0);
|
||||
alpha = 1;
|
||||
normal = float3(0, 0, 1);
|
||||
emissive = float3(0, 0, 0);
|
||||
}
|
||||
float3 evaluate(float3 viewDir_WS, float3 lightDir_WS, float3 lightColor)
|
||||
{
|
||||
float3 normal_WS = normal;
|
||||
float nDotL = dot(normal_WS, lightDir_WS);
|
||||
float diffuse = max(nDotL, 0);
|
||||
|
||||
float3 darkenedBase = baseColor * 0.8;
|
||||
if(diffuse > 0.5)
|
||||
{
|
||||
return baseColor * lightColor;
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
return darkenedBase * lightColor;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
[mutating]
|
||||
void transformNormal(float3x3 tangentToWorld)
|
||||
{
|
||||
normal = normalize(mul(tangentToWorld, normal));
|
||||
}
|
||||
float3 getNormal()
|
||||
{
|
||||
return normal;
|
||||
}
|
||||
float3 getBaseColor()
|
||||
{
|
||||
return baseColor;
|
||||
}
|
||||
float3 evaluateAmbient(float3 viewDir_WS)
|
||||
{
|
||||
return float3(0, 0, 0);
|
||||
}
|
||||
float getAlpha()
|
||||
{
|
||||
return alpha;
|
||||
}
|
||||
float3 getEmissive()
|
||||
{
|
||||
return emissive;
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
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||||
// https://learnopengl.com/PBR/Theory
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||||
struct CookTorrance : IBRDF
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||||
{
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||||
float3 baseColor;
|
||||
float alpha;
|
||||
float3 normal;
|
||||
float roughness;
|
||||
float metallic;
|
||||
float ambientOcclusion;
|
||||
float3 emissive;
|
||||
|
||||
__init()
|
||||
{
|
||||
baseColor = float3(0, 0, 0);
|
||||
alpha = 1;
|
||||
normal = float3(0, 0, 1);
|
||||
roughness = 0;
|
||||
metallic = 0;
|
||||
ambientOcclusion = 1;
|
||||
emissive = float3(0, 0, 0);
|
||||
}
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float TrowbridgeReitzGGX(float3 normal, float3 halfway)
|
||||
{
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||||
float a = roughness * roughness;
|
||||
float a2 = a * a;
|
||||
float nDotH = max(dot(normal, halfway), 0.0);
|
||||
float nDotH2 = nDotH * nDotH;
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||||
|
||||
float nom = a2;
|
||||
float denom = (nDotH * (a2 - 1.0) + 1.0);
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||||
|
||||
return nom / (PI * denom * denom);
|
||||
}
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||||
|
||||
float SchlickGGX(float nDotV, float k)
|
||||
{
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||||
return nDotV / (nDotV * (1.0 - k) + k);
|
||||
}
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||||
|
||||
float Smith(float3 normal, float3 view, float3 light)
|
||||
{
|
||||
float k = (roughness + 1);
|
||||
k = (k * k) / 8;
|
||||
float nDotV = max(dot(normal, view), 0.0);
|
||||
float nDotL = max(dot(normal, light), 0.0);
|
||||
float ggx1 = SchlickGGX(nDotV, k);
|
||||
float ggx2 = SchlickGGX(nDotL, k);
|
||||
return ggx1 * ggx2;
|
||||
}
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||||
|
||||
float3 FresnelSchlick(float cosTheta, float3 F0)
|
||||
{
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||||
return F0 + (1.0 - F0) * pow(clamp(1.0 - cosTheta, 0.0, 1.0), 5.0);
|
||||
}
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||||
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||||
float3 evaluate(float3 viewDir_WS, float3 lightDir_WS, float3 lightColor)
|
||||
{
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||||
float3 n = normal;
|
||||
float3 h = normalize(lightDir_WS + viewDir_WS);
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||||
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||||
float3 F0 = float3(0.04);
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||||
F0 = lerp(F0, baseColor, metallic);
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||||
float NDF = TrowbridgeReitzGGX(n, h);
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||||
float G = Smith(n, viewDir_WS, lightDir_WS);
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||||
float3 F = FresnelSchlick(max(dot(h, viewDir_WS), 0.0), F0);
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||||
|
||||
float3 num = NDF * G * F;
|
||||
float denom = 4.0 * max(dot(n, viewDir_WS), 0.0) * max(dot(n, lightDir_WS), 0.0) + 0.000001;
|
||||
float3 specular = num / denom;
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||||
float3 k_s = F;
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||||
float3 k_d = float3(1.0) - k_s;
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||||
|
||||
k_d *= 1.0 - metallic;
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||||
|
||||
float nDotL = max(dot(n, lightDir_WS), 0.0);
|
||||
|
||||
float3 result = (k_d * baseColor / PI + specular) * nDotL * lightColor;
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
[mutating]
|
||||
void transformNormal(float3x3 tangentToWorld)
|
||||
{
|
||||
normal = normalize(mul(tangentToWorld, normal));
|
||||
}
|
||||
float3 getNormal()
|
||||
{
|
||||
return normal;
|
||||
}
|
||||
float3 getBaseColor()
|
||||
{
|
||||
return baseColor;
|
||||
}
|
||||
float3 evaluateAmbient(float3 viewDir_WS)
|
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{
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||||
float3 F0 = float3(0.04);
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||||
F0 = lerp(F0, baseColor, metallic);
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||||
float3 k_s = FresnelSchlick(max(dot(normal, viewDir_WS), 0.0), F0);
|
||||
float3 k_d = 1 - k_s;
|
||||
k_d *= 1 - metallic;
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||||
float3 irradiance = pLightEnv.irradianceMap.Sample(pLightEnv.irradianceSampler, normal).rgb;
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||||
float3 diffuse = irradiance * baseColor;
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||||
return (k_d * diffuse) * ambientOcclusion;
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||||
}
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||||
float getAlpha()
|
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{
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||||
return alpha;
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||||
}
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||||
float3 getEmissive()
|
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{
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||||
return emissive;
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||||
}
|
||||
};
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