Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Beleuchtung - Grundlage Spot Licht

Beleuchtung - Grundlage Spot Licht

Einleitung

Dieses Beispiel zeigt, wie ein Spotlicht berechnet wird.
Zum besseren Verständnis, wird das ganze ohne OpenGL als 2D auf einem Canvas gezeigt.


Deklarationen der benütigenten Variablen.

type
  TVec2 = array[0..1] of single;

var
  LichtOefffnung: single;
  LichtPos, LichtRichtung: TVec2;

Entspricht dem vec2 von GLSL.

function vec2(x, y: single): TVec2; inline;
begin
  Result[0] := x;
  Result[1] := y;
end;

Entspricht dem normalize(vec2) von GLSL.
Dies normalisiert den 2D-Vektor.

function normalize(v: TVec2): TVec2;
var
  i: integer;
  l: single;
begin
  l := Sqrt(Sqr(v[0]) + Sqr(v[1]));
  if l = 0 then begin
    l := 1.0;
  end;
  for i := 0 to 1 do begin
    Result[i] := v[i] / l;
  end;
end;

Entspricht dem dot(vec2) von GLSL.
Hier wird das Skalarprodukt aus 2 Vektoren berechnent.
arccos(Result), gibt den Winkel der beiden Vektoren im Bogenmass aus.

function dot(v1, v2: TVec2): single;
begin
  Result := ((v1[0] * v2[0] + v1[1] * v2[1]) / (sqrt(v1[0] * v1[0] + v1[1] * v1[1]) * sqrt(v2[0] * v2[0] + v2[1] * v2[1])));
end;

Startwerte für die Lichtparameter.

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
  LichtOefffnung := 8; // Ausstrahl-Winkel 45°  ( PI / 8 )
  LichtPos := vec2(200, 100);
  LichtRichtung := vec2(2, 2);
end;

Die Maustasten ändern die Licht und Austrahl-Position.

procedure TForm1.FormMouseDown(Sender: TObject; Button: TMouseButton;
  Shift: TShiftState; X, Y: integer);
begin
  case Button of
    mbLeft: begin
      LichtRichtung[0] := x - LichtPos[0];
      LichtRichtung[1] := y - LichtPos[1];
    end;
    mbRight: begin
      LichtPos[0] := x;
      LichtPos[1] := y;
    end;
  end;
  Invalidate;
end;

Das Mausrad ändert den Austrahlwinkel.

function isCone(x, y: integer): boolean;
var
  winkel: single;
  lr, lp: TVec2;
begin
  // Lichtrichtung Normalisieren.
  lr := normalize(LichtRichtung);

  // Lichtposition inkremtal berechnen.
  lp :=vec2(x - LichtPos[0], y - LichtPos[1]);

  // Lichtposition Normlisieren.
  lp := normalize(lp);

  // Skalarprodukt berechen.
  winkel := dot(lr, lp);

  // Prüfen, ob sicher der Pixel im Lichtstrahl befindet.
  Result := (winkel > cos(pi / LichtOefffnung));
end;

Zeichen der ganzen Scene.

procedure TForm1.FormPaint(Sender: TObject);
var
  x, y: integer;
begin
  for x := 0 to ClientWidth - 1 do begin
    for y := 0 to ClientHeight - 1 do begin
      if isCone(x, y) then begin
        Canvas.Pixels[x, y] := clYellow;
      end else begin
        Canvas.Pixels[x, y] := clBlack;
      end;
    end;
  end;
end;

Autor: Mathias

Siehe auch

• Übersichtseite Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial