brdffrag.glsl

   1 #version 330
   2
   3 in vec2 texCoords;
   4 out vec4 fragColor;
   5
   6 const float PI = 3.14159265359;
   7
   8 //TODO: Put this in a separate shader program
   9 float radicalInverse(uint bits) {
  10         bits = (bits << 16u) | (bits >> 16u);
  11         bits = ((bits & 0x55555555u) << 1u) | ((bits & 0xAAAAAAAAu) >> 1u);
  12     bits = ((bits & 0x33333333u) << 2u) | ((bits & 0xCCCCCCCCu) >> 2u);
  13     bits = ((bits & 0x0F0F0F0Fu) << 4u) | ((bits & 0xF0F0F0F0u) >> 4u);
  14     bits = ((bits & 0x00FF00FFu) << 8u) | ((bits & 0xFF00FF00u) >> 8u);
  15     return float(bits) * 2.3283064365386963e-10;
  16 }
  17
  18 vec2 hammersley(uint i, uint N) {
  19         return vec2(float(i) / float(N), radicalInverse(i));
  20 }
  21
  22 float geometrySchlickGGX(float NdotV, float roughness) {
  23         float a = roughness * roughness;
  24         float k = (a * a) / 2.f;
  25
  26         return NdotV / (NdotV * (1.f - k) + k);
  27 }
  28
  29 float geometrySmith(vec3 N, vec3 V, vec3 L, float roughness) {
  30         float ggx1 = geometrySchlickGGX(max(dot(N, L), 0.f), roughness);
  31         float ggx2 = geometrySchlickGGX(max(dot(N, V), 0.f), roughness);
  32         return ggx1 * ggx2;
  33 }
  34
  35 vec3 importanceSampleGGX(vec2 Xi, vec3 N, float roughness) {
  36         float a = roughness * roughness;
  37
  38         float phi = 2.f * PI * Xi.x;
  39         float cosTheta = sqrt((1.f - Xi.y) / (1.f + (a * a - 1.f) * Xi.y));
  40         float sinTheta = sqrt(1.f - cosTheta * cosTheta);
  41
  42         // spherical -> cartesian
  43         vec3 H = vec3(cos(phi) * sinTheta, sin(phi) * sinTheta, cosTheta);
  44
  45         vec3 up = abs(N.z) < 0.999 ? vec3(0, 0, 1) : vec3(1, 0, 0);
  46         vec3 tangent = normalize(cross(up, N));
  47         vec3 bitangent = cross(N, tangent);
  48
  49         vec3 sampleVec = tangent * H.x + bitangent * H.y + N * H.z;
  50         return normalize(sampleVec);
  51 }
  52
  53 vec2 integrateBRDF(float NdotV, float roughness) {
  54         vec3 V = vec3(sqrt(1.f - NdotV * NdotV), 0.f, NdotV);
  55
  56         float A = 0, B = 0;
  57
  58         vec3 N = vec3(0, 0, 1);
  59
  60         const uint sampleCount = 1024u;
  61         for (uint i = 0u; i < sampleCount; i++) {
  62                 vec2 Xi = hammersley(i, sampleCount);
  63                 vec3 H = importanceSampleGGX(Xi, N, roughness);
  64                 vec3 L = normalize(2.f * dot(V, H) * H - V);
  65
  66                 float NdotL = max(L.z, 0.f);
  67                 float NdotH = max(H.z, 0.f);
  68                 float VdotH = max(dot(V, H), 0.f);
  69
  70                 if (NdotL > 0) {
  71                         float G = geometrySmith(N, V, L, roughness);
  72                         float Gvis = (G * VdotH) / (NdotH * NdotV);
  73                         float Fc = pow(1.f - VdotH, 5.f);
  74
  75                         A += (1.f - Fc) * Gvis;
  76                         B += Fc * Gvis;
  77                 }
  78         }
  79
  80         A /= float(sampleCount);
  81         B /= float(sampleCount);
  82
  83         return vec2(A, B);
  84 }
  85
  86 void main() {
  87         fragColor = vec4(integrateBRDF(texCoords.x, texCoords.y), 0, 0);
  88 }
  89
  90