pbrfrag.glsl

   1 #version 330
   2
   3 #define mdot(x, y) (max(dot(x, y), 0.f))
   4
   5 in vec3 worldPos, normal;
   6 in vec2 texCoords;
   7
   8 uniform vec3 camPos;
   9
  10 uniform sampler2D albedoMap;
  11 uniform sampler2D normalMap;
  12 uniform sampler2D metallicMap;
  13 uniform sampler2D roughnessMap;
  14 uniform sampler2D aoMap;
  15
  16 out vec4 fragColor;
  17
  18 uniform vec3 lightPositions[4];
  19 uniform vec3 lightColors[4];
  20
  21 const float PI = 3.14159265359;
  22
  23 vec3 fresnelSchlick(float cosTheta, vec3 F0) {
  24         return F0 + (1.f - F0) * pow(1.f - cosTheta, 5.f);
  25 }
  26
  27 float distributionGGX(vec3 N, vec3 H, float roughness) {
  28         float a = roughness * roughness;
  29         float NdotH = mdot(N, H);
  30         float denom = (NdotH * NdotH) * ((a * a) - 1.f) + 1.f;
  31         denom = PI * denom * denom;
  32         return (a * a) / denom;
  33 }
  34
  35 float geometrySchlickGGX(float NdotV, float roughness) {
  36         float r = roughness + 1.f;
  37         float k = (r * r) / 8.f;
  38         return NdotV / (NdotV * (1.f - k) + k);
  39 }
  40
  41 float geometrySmith(vec3 N, vec3 V, vec3 L, float roughness) {
  42         float ggx1 = geometrySchlickGGX(mdot(N, L), roughness);
  43         float ggx2 = geometrySchlickGGX(mdot(N, V), roughness);
  44         return ggx1 * ggx2;
  45 }
  46
  47 vec3 getNormalFromMap() {
  48         vec3 tangentNormal = texture(normalMap, texCoords).xyz * 2.f - 1.f;
  49         vec3 Q1 = dFdx(worldPos);
  50     vec3 Q2 = dFdy(worldPos);
  51     vec2 st1 = dFdx(texCoords);
  52     vec2 st2 = dFdy(texCoords);
  53
  54     vec3 N = normalize(normal);
  55     vec3 T = normalize(Q1 * st2.t - Q2 * st1.t);
  56     vec3 B = -normalize(cross(N, T));
  57     mat3 TBN = mat3(T, B, N);
  58
  59     return normalize(TBN * tangentNormal);
  60 }
  61
  62 void main() {
  63         vec3 albedo = pow(texture(albedoMap, texCoords).rgb, vec3(2.2));
  64         vec3 normal = getNormalFromMap();
  65         float metallic = texture(metallicMap, texCoords).r;
  66         float roughness = texture(roughnessMap, texCoords).r;
  67         float ao = texture(aoMap, texCoords).r;
  68
  69         vec3 N = normalize(normal);
  70         vec3 V = normalize(camPos - worldPos);
  71
  72         vec3 F0 = mix(vec3(0.04), albedo, metallic);
  73
  74         // reflectance
  75         vec3 Lo = vec3(0.f);
  76         for (int i = 0; i < lightPositions.length(); i++) {
  77                 vec3 L = normalize(lightPositions[i] - worldPos);
  78                 vec3 H = normalize(V + L);
  79
  80                 // calculate radiance
  81                 float dist = length(lightPositions[i] - worldPos);
  82                 float attenuation = 5.f / (dist * dist);
  83                 vec3 radiance = lightColors[i] * attenuation;
  84
  85                 // cook-torrance brdf
  86                 vec3 F = fresnelSchlick(mdot(H, V), F0);
  87                 float NDF = distributionGGX(N, H, roughness);
  88                 float G = geometrySmith(N, V, L, roughness);
  89
  90                 float denom = 4.f * mdot(N, V) * mdot(N, L);
  91                 vec3 specular = (NDF * G * F) / max(denom, 0.0000001);
  92
  93                 vec3 kS = F; // fresnel = reflection ratio
  94                 vec3 kD = vec3(1.f) - kS;
  95                 kD *= 1.f - metallic;
  96
  97                 Lo += (kD * albedo / PI + specular) * radiance * mdot(N, L);
  98         }
  99
 100         vec3 ambient = vec3(0.03) * albedo * ao;
 101         vec3 color = ambient + Lo;
 102
 103         color = color / (color + vec3(1.f)); // map to HDR
 104         color = pow(color, vec3(1.f / 2.2)); // gamma correction
 105
 106         fragColor = vec4(color, 1.f);
 107 }