git.mutantstargoat.com Git - raydungeon/blob - sdr/raydungeon.p.glsl

   1 uniform float aspect;
   2 uniform mat4 matrix;
   3 uniform mat3 dirmatrix;
   4
   5 #define DIST_THRES      1e-3
   6 #define MAX_ITER        128
   7 #define MAX_STEP        0.5
   8
   9 vec3 raymarch(inout vec3 p, in vec3 dir, out float depth);
  10 vec3 shade(in vec3 p, in vec3 dir, in float dist, in float total_dist);
  11 vec3 backdrop(in vec3 dir);
  12 float eval_sdf(in vec3 p);
  13 vec3 eval_grad(in vec3 p, float dist);
  14 vec3 primray(in vec2 uv, out vec3 org);
  15
  16 float boxdist(in vec3 p, in vec3 b);
  17 float sphdist(in vec3 p, in vec3 sp, in float srad);
  18
  19 float fbm(vec3 v, int noct);
  20 float snoise(vec3 v);
  21
  22 float eval_sdf_gen(in vec3 p);
  23
  24
  25 void main()
  26 {
  27         vec2 uv = gl_TexCoord[0].st;
  28         vec3 rorg;
  29         vec3 rdir = primray(uv, rorg);
  30         float depth;
  31
  32         gl_FragColor.rgb = raymarch(rorg, rdir, depth);
  33         gl_FragColor.a = 1.0;
  34
  35         vec4 projp = gl_ProjectionMatrix * vec4(0.0, 0.0, -depth, 1.0);
  36         float zval = projp.z / projp.w;
  37
  38         gl_FragDepth = zval;
  39 }
  40
  41 vec3 raymarch(inout vec3 p, in vec3 dir, out float depth)
  42 {
  43         float d, total_d = 0.0;
  44
  45         for(int i=0; i<MAX_ITER; i++) {
  46                 if((d = eval_sdf(p)) <= DIST_THRES) {
  47                         depth = total_d;
  48                         return shade(p, dir, d, total_d);
  49                 }
  50
  51                 d = min(d, MAX_STEP);
  52
  53                 p = p + dir * d;
  54                 total_d += d;
  55         }
  56
  57         depth = -gl_DepthRange.far;
  58         return backdrop(dir);
  59 }
  60
  61 vec3 shade(in vec3 p, in vec3 dir, in float dist, in float total_dist)
  62 {
  63     const vec3 kd = vec3(1.0, 0.3, 0.1);
  64     const vec3 ks = vec3(0.7, 0.7, 0.7);
  65     const vec3 ldir = normalize(vec3(-1.0, 1.0, -1.5));
  66     const vec3 vdir = vec3(0.0, 0.0, -1.0);
  67
  68     vec3 diffuse = vec3(0.0, 0.0, 0.0);
  69     vec3 specular = vec3(0.0, 0.0, 0.0);
  70
  71     vec3 n = eval_grad(p, dist);
  72         return n * 0.5 + 0.5;
  73     vec3 hdir = normalize(ldir + vdir);
  74
  75     float ndotl = max(dot(n, ldir), 0.0);
  76     float ndoth = max(dot(n, hdir), 0.0);
  77
  78     diffuse += kd * ndotl;
  79     specular += ks * pow(ndoth, 50.0);
  80
  81     float fog = clamp(300.0 / (total_dist * total_dist), 0.0, 1.0);
  82
  83     return mix(backdrop(dir), diffuse + specular, fog);
  84 }
  85
  86 vec3 backdrop(in vec3 dir)
  87 {
  88         return vec3(0.1, 0.1, 0.1);
  89 }
  90
  91 float eval_sdf(in vec3 p)
  92 {
  93         return eval_sdf_gen(p) + fbm(p, 4) * 0.05;
  94 }
  95
  96 #define DELTA   1e-4
  97 vec3 eval_grad(in vec3 p, float dist)
  98 {
  99         float dfdx = eval_sdf(p + vec3(DELTA, 0.0, 0.0)) - dist;
 100         float dfdy = eval_sdf(p + vec3(0.0, DELTA, 0.0)) - dist;
 101         float dfdz = eval_sdf(p + vec3(0.0, 0.0, DELTA)) - dist;
 102         return normalize(vec3(dfdx, dfdy, dfdz));
 103 }
 104
 105 vec3 primray(in vec2 uv, out vec3 org)
 106 {
 107         vec3 origin = (gl_ModelViewMatrixInverse * vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0)).xyz;
 108         org = origin;
 109
 110         vec2 nuv = uv * 2.0 - 1.0;
 111         vec4 cp_near = vec4(nuv, -1.0, 1.0);
 112
 113         vec4 vdir = gl_ProjectionMatrixInverse * cp_near;
 114         vec4 wdir = gl_ModelViewMatrixInverse * vec4(vdir.xyz, 0.0);
 115
 116         return normalize(wdir.xyz);
 117 }
 118
 119 float boxdist(in vec3 p, in vec3 b)
 120 {
 121         vec3 q = abs(p) - b;
 122         return length(max(q, 0.0)) + min(max(q.x, max(q.y, q.z)), 0.0);
 123 }
 124
 125 float sphdist(in vec3 p, in vec3 sp, in float srad)
 126 {
 127         return length(p - sp) - srad;
 128 }
 129
 130 #ifdef TEST_SDF
 131 float eval_sdf_gen(in vec3 p)
 132 {
 133         return boxdist(p - vec3(14.000000, 0.0, 14.000000), vec3(0.550000, 1.0, 4.550000));
 134 }
 135 #endif
 136
 137 float fbm(vec3 v, int noct)
 138 {
 139         float val = 0.0;
 140         float f = 1.0;
 141         for(int i=0; i<noct; i++) {
 142                 val += snoise(v * f) / f;
 143                 f *= 2.0;
 144         }
 145         return val;
 146 }
 147
 148 // Description : Array and textureless GLSL 2D/3D/4D simplex
 149 //               noise functions.
 150 //      Author : Ian McEwan, Ashima Arts.
 151 //  Maintainer : stegu
 152 //     Lastmod : 20201014 (stegu)
 153 //     License : Copyright (C) 2011 Ashima Arts. All rights reserved.
 154 //               Distributed under the MIT License. See LICENSE file.
 155 //               https://github.com/ashima/webgl-noise
 156 //               https://github.com/stegu/webgl-noise
 157 //
 158
 159 vec3 mod289(vec3 x) {
 160         return x - floor(x * (1.0 / 289.0)) * 289.0;
 161 }
 162
 163 vec4 mod289(vec4 x) {
 164         return x - floor(x * (1.0 / 289.0)) * 289.0;
 165 }
 166
 167 vec4 permute(vec4 x) {
 168         return mod289(((x*34.0)+10.0)*x);
 169 }
 170
 171 vec4 taylorInvSqrt(vec4 r)
 172 {
 173         return 1.79284291400159 - 0.85373472095314 * r;
 174 }
 175
 176 float snoise(vec3 v)
 177 {
 178         const vec2  C = vec2(1.0/6.0, 1.0/3.0) ;
 179         const vec4  D = vec4(0.0, 0.5, 1.0, 2.0);
 180
 181         // First corner
 182         vec3 i  = floor(v + dot(v, C.yyy) );
 183         vec3 x0 =   v - i + dot(i, C.xxx) ;
 184
 185         // Other corners
 186         vec3 g = step(x0.yzx, x0.xyz);
 187         vec3 l = 1.0 - g;
 188         vec3 i1 = min( g.xyz, l.zxy );
 189         vec3 i2 = max( g.xyz, l.zxy );
 190
 191         //   x0 = x0 - 0.0 + 0.0 * C.xxx;
 192         //   x1 = x0 - i1  + 1.0 * C.xxx;
 193         //   x2 = x0 - i2  + 2.0 * C.xxx;
 194         //   x3 = x0 - 1.0 + 3.0 * C.xxx;
 195         vec3 x1 = x0 - i1 + C.xxx;
 196         vec3 x2 = x0 - i2 + C.yyy; // 2.0*C.x = 1/3 = C.y
 197         vec3 x3 = x0 - D.yyy;      // -1.0+3.0*C.x = -0.5 = -D.y
 198
 199         // Permutations
 200         i = mod289(i);
 201         vec4 p = permute( permute( permute(
 202                                         i.z + vec4(0.0, i1.z, i2.z, 1.0 ))
 203                                 + i.y + vec4(0.0, i1.y, i2.y, 1.0 ))
 204                         + i.x + vec4(0.0, i1.x, i2.x, 1.0 ));
 205
 206         // Gradients: 7x7 points over a square, mapped onto an octahedron.
 207         // The ring size 17*17 = 289 is close to a multiple of 49 (49*6 = 294)
 208         float n_ = 0.142857142857; // 1.0/7.0
 209         vec3  ns = n_ * D.wyz - D.xzx;
 210
 211         vec4 j = p - 49.0 * floor(p * ns.z * ns.z);  //  mod(p,7*7)
 212
 213         vec4 x_ = floor(j * ns.z);
 214         vec4 y_ = floor(j - 7.0 * x_ );    // mod(j,N)
 215
 216         vec4 x = x_ *ns.x + ns.yyyy;
 217         vec4 y = y_ *ns.x + ns.yyyy;
 218         vec4 h = 1.0 - abs(x) - abs(y);
 219
 220         vec4 b0 = vec4( x.xy, y.xy );
 221         vec4 b1 = vec4( x.zw, y.zw );
 222
 223         //vec4 s0 = vec4(lessThan(b0,0.0))*2.0 - 1.0;
 224         //vec4 s1 = vec4(lessThan(b1,0.0))*2.0 - 1.0;
 225         vec4 s0 = floor(b0)*2.0 + 1.0;
 226         vec4 s1 = floor(b1)*2.0 + 1.0;
 227         vec4 sh = -step(h, vec4(0.0));
 228
 229         vec4 a0 = b0.xzyw + s0.xzyw*sh.xxyy ;
 230         vec4 a1 = b1.xzyw + s1.xzyw*sh.zzww ;
 231
 232         vec3 p0 = vec3(a0.xy,h.x);
 233         vec3 p1 = vec3(a0.zw,h.y);
 234         vec3 p2 = vec3(a1.xy,h.z);
 235         vec3 p3 = vec3(a1.zw,h.w);
 236
 237         //Normalise gradients
 238         vec4 norm = taylorInvSqrt(vec4(dot(p0,p0), dot(p1,p1), dot(p2, p2), dot(p3,p3)));
 239         p0 *= norm.x;
 240         p1 *= norm.y;
 241         p2 *= norm.z;
 242         p3 *= norm.w;
 243
 244         // Mix final noise value
 245         vec4 m = max(0.5 - vec4(dot(x0,x0), dot(x1,x1), dot(x2,x2), dot(x3,x3)), 0.0);
 246         m = m * m;
 247         return 105.0 * dot( m*m, vec4( dot(p0,x0), dot(p1,x1),
 248                                 dot(p2,x2), dot(p3,x3) ) );
 249 }