slightly improved raytracer
authorJohn Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
Sat, 5 Dec 2020 23:25:00 +0000 (01:25 +0200)
committerJohn Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
Sat, 5 Dec 2020 23:25:00 +0000 (01:25 +0200)
sdr/whitted.p.glsl
sdr/whitted.v.glsl
src/part_whitted.c

index 567f127..fc197f6 100644 (file)
+struct Material {
+       vec3 diffuse, specular;
+       float shin;
+};
+
+struct HitPoint {
+       float dist;
+       vec3 pos, norm;
+       vec2 surfpos;
+       Material mtl;
+};
+
 varying vec3 v_rorg, v_rdir;
 
-vec3 shade(in vec3 pos, in vec3 norm);
+
+vec3 shade(in vec3 ro, in vec3 rd, in HitPoint hit);
 vec3 backdrop(in vec3 dir);
-float isect_plane(in vec3 ro, in vec3 rd, out vec3 norm_ret);
+
+bool isect_scene(in vec3 ro, in vec3 rd, out HitPoint hit);
+
+bool isect_floor(in vec3 ro, in vec3 rd, float rad, out HitPoint hit);
+bool isect_plane(in vec3 ro, in vec3 rd, in vec4 plane, out HitPoint hit);
+bool isect_sphere(in vec3 ro, in vec3 rd, in vec3 pos, float rad, out HitPoint hit);
+
 
 void main()
 {
        vec3 rdir = normalize(v_rdir);
+       gl_FragColor.rgb = backdrop(rdir);
 
-       float t = isect_floor(v_rorg, rdir);
-       if(t >= 0.0) {
-               gl_FragColor.rgb = shade(v_rorg + rdir * t, vec3(0.0, 1.0, 0.0));
+       HitPoint hit;
+       if(isect_scene(v_rorg, rdir, hit)) {
+               gl_FragColor.rgb = shade(v_rorg, rdir, hit);
        } else {
                gl_FragColor.rgb = backdrop(rdir);
        }
        gl_FragColor.a = 1.0;
 }
 
-vec3 shade(in vec3 pos, in vec3 norm)
+vec3 shade(in vec3 ro, in vec3 rd, in HitPoint hit)
 {
+       return (hit.norm * 0.5 + 0.5) * hit.mtl.diffuse;
 }
 
+#define M_PI   3.1415926
+#define M_2PI  (M_PI * 2.0)
+
 vec3 backdrop(in vec3 dir)
 {
+       return mix(vec3(0.8, 0.3, 0.2), vec3(0.2, 0.3, 0.8), smoothstep(-0.1, 0.1, dir.y));
 }
 
-float isect_floor(in vec3 ro, in vec3 rd)
+const Material mtl_sph = Material(vec3(1.0, 0.0, 0.0), vec3(1.0, 1.0, 1.0), 80.0);
+const Material mtl_floor = Material(vec3(0.5, 0.5, 0.5), vec3(0.0, 0.0, 0.0), 1.0);
+
+bool isect_scene(in vec3 ro, in vec3 rd, out HitPoint hit_res)
 {
-       float t = isect_plane(ro, rd, vec4(0.0, 1.0, 0.0, -1.0));
-       if(t < 0.0) return t;
+       HitPoint hit, nearest;
 
-       vec3 p = ro + rd * t;
-       float d = max(abs(p.x), max(abs(p.y), abs(p.z)));
-       if(d >= 1.0) return -1.0;
+       nearest.dist = 10000.0;
 
-       return t;
+       if(isect_sphere(ro, rd, vec3(0.0, 0.0, 0.0), 1.0, hit)) {
+               nearest = hit;
+               nearest.mtl = mtl_sph;
+       }
+
+       if(isect_floor(ro, rd, 5.0, hit) && hit.dist < nearest.dist) {
+               nearest = hit;
+               nearest.mtl = mtl_floor;
+       }
+
+       if(nearest.dist >= 10000.0) {
+               return false;
+       }
+
+       hit_res = nearest;
+       return true;
 }
 
-float isect_plane(in vec3 ro, in vec3 rd, in vec4 plane)
+bool isect_floor(in vec3 ro, in vec3 rd, float rad, out HitPoint hit)
 {
+       if(!isect_plane(ro, rd, vec4(0.0, 1.0, 0.0, -1.0), hit)) {
+               return false;
+       }
+
+       float d = max(abs(hit.pos.x), abs(hit.pos.z));
+       if(d >= rad) return false;
+
+       return true;
+}
+
+bool isect_plane(in vec3 ro, in vec3 rd, in vec4 plane, out HitPoint hit)
+{
+       float ndotrd = dot(rd, plane.xyz);
+
+       if(abs(ndotrd) < 1e-6) {
+               return false;
+       }
+
+       vec3 pp = plane.xyz * plane.w;
+       vec3 pdir = pp - ro;
+       float t = dot(pdir, plane.xyz) / ndotrd;
+
+       hit.dist = t;
+       hit.pos = ro + rd * t;
+       hit.norm = plane.xyz;
+       hit.surfpos = hit.pos.xz;       /* XXX */
+       return true;
+}
+
+bool isect_sphere(in vec3 ro, in vec3 rd, in vec3 pos, float rad, out HitPoint hit)
+{
+       float a = dot(rd, rd);
+       float b = dot(rd * 2.0, (ro - pos));
+       float c = dot(ro, ro) + dot(pos, pos) - 2.0 * dot(ro, pos) - rad * rad;
+
+       float d = b * b - 4.0 * a * c;
+       if(d < 1e-6) {
+               return false;
+       }
+
+       float t0 = (-b + sqrt(d)) / (2.0 * a);
+       float t1 = (-b - sqrt(d)) / (2.0 * a);
+
+       if(t0 < 0.0) t0 = t1;
+       if(t1 < 0.0) t1 = t0;
+       float t = min(t0, t1);
+
+       if(t < 1e-6) {
+               return false;
+       }
 
+       hit.dist = t;
+       hit.pos = ro + rd * t;
+       hit.norm = normalize(hit.pos - pos);
+       hit.surfpos.x = atan(hit.norm.z, hit.norm.x);
+       hit.surfpos.y = acos(hit.norm.y);
+       return true;
 }
index ad2878e..1c55752 100644 (file)
@@ -1,13 +1,17 @@
 #define FOV    0.873   /* about 50 deg */
 
+uniform float aspect;
+
 varying vec3 v_rorg, v_rdir;
 
 void main()
 {
        gl_Position = gl_Vertex;
 
-       float dist = 1.0 / tan(FOV / 2.0);
-       vec3 dir = vec3(gl_MultiTexCoord0.xy * 2.0 - 1.0, dist);
+       vec2 s = vec2(aspect, 1.0);
+
+       float dist = -1.0 / tan(FOV / 2.0);
+       vec3 dir = vec3((gl_MultiTexCoord0.xy * 2.0 - 1.0) * s, dist);
        v_rdir = gl_NormalMatrix * dir;
        v_rorg = (gl_ModelViewMatrix * vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0)).xyz;
 }
index 5b98ad6..d71585c 100644 (file)
@@ -29,6 +29,7 @@ static int bnstate[8];
 static int mouse_x, mouse_y;
 
 static unsigned int sdr;
+static int uloc_aspect;
 
 
 void reg_whitted(void)
@@ -42,6 +43,7 @@ static int init(void)
        if(!(sdr = create_program_load("sdr/whitted.v.glsl", "sdr/whitted.p.glsl"))) {
                return -1;
        }
+       uloc_aspect = get_uniform_loc(sdr, "aspect");
        return 0;
 }
 
@@ -71,6 +73,7 @@ static void draw(long tm)
        glTranslatef(0, 0, cam_dist);
 
        glUseProgram(sdr);
+       glUniform1f(uloc_aspect, win_aspect);
 
        glBegin(GL_QUADS);
        glTexCoord2f(0, 0);