PBR checkpoint
[opengl.git] / pbrfrag.glsl
diff --git a/pbrfrag.glsl b/pbrfrag.glsl
new file mode 100644 (file)
index 0000000..4421b99
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,107 @@
+#version 330
+
+#define mdot(x, y) (max(dot(x, y), 0.f))
+
+in vec3 worldPos, normal;
+in vec2 texCoords;
+
+uniform vec3 camPos;
+
+uniform sampler2D albedoMap;
+uniform sampler2D normalMap;
+uniform sampler2D metallicMap;
+uniform sampler2D roughnessMap;
+uniform sampler2D aoMap;
+
+out vec4 fragColor;
+
+uniform vec3 lightPositions[4];
+uniform vec3 lightColors[4];
+
+const float PI = 3.14159265359;
+
+vec3 fresnelSchlick(float cosTheta, vec3 F0) {
+       return F0 + (1.f - F0) * pow(1.f - cosTheta, 5.f);
+}
+
+float distributionGGX(vec3 N, vec3 H, float roughness) {
+       float a = roughness * roughness;
+       float NdotH = mdot(N, H);
+       float denom = (NdotH * NdotH) * ((a * a) - 1.f) + 1.f;
+       denom = PI * denom * denom;
+       return (a * a) / denom;
+}
+
+float geometrySchlickGGX(float NdotV, float roughness) {
+       float r = roughness + 1.f;
+       float k = (r * r) / 8.f;
+       return NdotV / (NdotV * (1.f - k) + k);
+}
+
+float geometrySmith(vec3 N, vec3 V, vec3 L, float roughness) {
+       float ggx1 = geometrySchlickGGX(mdot(N, L), roughness);
+       float ggx2 = geometrySchlickGGX(mdot(N, V), roughness);
+       return ggx1 * ggx2;
+}
+
+vec3 getNormalFromMap() {
+       vec3 tangentNormal = texture(normalMap, texCoords).xyz * 2.f - 1.f;
+       vec3 Q1 = dFdx(worldPos);
+    vec3 Q2 = dFdy(worldPos);
+    vec2 st1 = dFdx(texCoords);
+    vec2 st2 = dFdy(texCoords);
+
+    vec3 N = normalize(normal);
+    vec3 T = normalize(Q1 * st2.t - Q2 * st1.t);
+    vec3 B = -normalize(cross(N, T));
+    mat3 TBN = mat3(T, B, N);
+
+    return normalize(TBN * tangentNormal);
+}
+
+void main() {
+       vec3 albedo = pow(texture(albedoMap, texCoords).rgb, vec3(2.2));
+       vec3 normal = getNormalFromMap();
+       float metallic = texture(metallicMap, texCoords).r;
+       float roughness = texture(roughnessMap, texCoords).r;
+       float ao = texture(aoMap, texCoords).r;
+
+       vec3 N = normalize(normal);
+       vec3 V = normalize(camPos - worldPos);
+
+       vec3 F0 = mix(vec3(0.04), albedo, metallic);
+
+       // reflectance
+       vec3 Lo = vec3(0.f);
+       for (int i = 0; i < lightPositions.length(); i++) {
+               vec3 L = normalize(lightPositions[i] - worldPos);
+               vec3 H = normalize(V + L);
+
+               // calculate radiance
+               float dist = length(lightPositions[i] - worldPos);
+               float attenuation = 5.f / (dist * dist);
+               vec3 radiance = lightColors[i] * attenuation;
+
+               // cook-torrance brdf
+               vec3 F = fresnelSchlick(mdot(H, V), F0);
+               float NDF = distributionGGX(N, H, roughness);
+               float G = geometrySmith(N, V, L, roughness);
+
+               float denom = 4.f * mdot(N, V) * mdot(N, L);
+               vec3 specular = (NDF * G * F) / max(denom, 0.0000001);
+
+               vec3 kS = F; // fresnel = reflection ratio
+               vec3 kD = vec3(1.f) - kS;
+               kD *= 1.f - metallic;
+
+               Lo += (kD * albedo / PI + specular) * radiance * mdot(N, L);
+       }
+
+       vec3 ambient = vec3(0.03) * albedo * ao;
+       vec3 color = ambient + Lo;
+
+       color = color / (color + vec3(1.f)); // map to HDR
+       color = pow(color, vec3(1.f / 2.2)); // gamma correction
+
+       fragColor = vec4(color, 1.f);
+}