Merge changes I776588c1,I7292a2fb into devel/master
[platform/core/uifw/dali-toolkit.git] / dali-scene3d / internal / graphics / shaders / default-physically-based-shader.frag
index edfb1d8..db3c146 100644 (file)
@@ -72,12 +72,23 @@ uniform sampler2D sSpecular;
 uniform sampler2D sSpecularColor;
 #endif
 
+// For Light (Currently Directional Only)
+#define MAX_LIGHTS 5
+uniform mediump int uLightCount;
+uniform mediump vec3 uLightDirection[MAX_LIGHTS];
+uniform mediump vec3 uLightColor[MAX_LIGHTS];
+
+// For Shadow Map
+uniform lowp int uIsShadowEnabled;
+uniform sampler2D sShadowMap;
+in highp vec3 positionFromLightView;
+
 //// For IBL
 uniform sampler2D sbrdfLUT;
 uniform samplerCube sDiffuseEnvSampler;
 uniform samplerCube sSpecularEnvSampler;
 uniform float uIblIntensity;
-uniform vec3 uYDirection;
+uniform mediump vec3 uYDirection;
 uniform float uMaxLOD;
 
 // For Alpha Mode.
@@ -88,14 +99,28 @@ uniform lowp float uAlphaThreshold;
 // TODO: Multiple texture coordinate will be supported.
 in mediump vec2 vUV;
 in lowp mat3 vTBN;
-#ifdef COLOR_ATTRIBUTE
 in lowp vec4 vColor;
-#endif
 in highp vec3 vPositionToCamera;
 
 out vec4 FragColor;
 
 const float c_MinRoughness = 0.04;
+const float M_PI = 3.141592653589793;
+
+// These properties can be used for circular sampling for PCF
+
+// Percentage Closer Filtering to mitigate the banding artifacts.
+const int kPcfSampleCount = 9;
+
+const float kPi = 3.141592653589f;
+const float kInvSampleCount = 1.0 / float(kPcfSampleCount);
+const float kPcfTheta = 2.f * kPi * kInvSampleCount;
+const float kSinPcfTheta = sin(kPcfTheta);
+const float kCosPcfTheta = cos(kPcfTheta);
+
+uniform lowp int uEnableShadowSoftFiltering;
+uniform mediump float uShadowIntensity;
+uniform mediump float uShadowBias;
 
 vec3 linear(vec3 color)
 {
@@ -112,19 +137,15 @@ void main()
   lowp float metallic = uMetallicFactor;
   lowp float perceptualRoughness = uRoughnessFactor;
   // If there isn't normal texture, use surface normal
-  mediump vec3 n = normalize(vTBN[2].xyz);
+  highp vec3 n = normalize(vTBN[2].xyz);
 
 #ifdef THREE_TEX
   // The albedo may be defined from a base texture or a flat color
 #ifdef BASECOLOR_TEX
   lowp vec4 baseColor = texture(sAlbedoAlpha, vUV);
-  baseColor = vec4(linear(baseColor.rgb), baseColor.w) * uColorFactor;
+  baseColor = vColor * vec4(linear(baseColor.rgb), baseColor.w) * uColorFactor;
 #else // BASECOLOR_TEX
-#ifdef COLOR_ATTRIBUTE
   lowp vec4 baseColor = vColor * uColorFactor;
-#else // COLOR_ATTRIBUTE
-  lowp vec4 baseColor = uColorFactor;
-#endif // COLOR_ATTRIBUTE
 #endif // BASECOLOR_TEX
 
 #ifdef METALLIC_ROUGHNESS_TEX
@@ -139,11 +160,7 @@ void main()
 #endif // NORMAL_TEX
 #else // THREE_TEX
   vec4 albedoMetal = texture(sAlbedoMetal, vUV);
-#ifdef COLOR_ATTRIBUTE
   lowp vec4 baseColor = vec4(linear(albedoMetal.rgb), 1.0) * vColor * uColorFactor;
-#else // COLOR_ATTRIBUTE
-  lowp vec4 baseColor = vec4(linear(albedoMetal.rgb), 1.0) * uColorFactor;
-#endif // COLOR_ATTRIBUTE
 
   metallic = albedoMetal.METALLIC * metallic;
 
@@ -189,7 +206,7 @@ void main()
   mediump vec3 v = normalize(vPositionToCamera); // Vector from surface point to camera
   mediump float NdotV = clamp(abs(dot(n, v)), 0.001, 1.0);
   mediump vec3 reflection = -normalize(reflect(v, n));
-  lowp vec3 brdf = linear(texture(sbrdfLUT, vec2(NdotV, 1.0 - perceptualRoughness)).rgb);
+  lowp vec3 brdf = texture(sbrdfLUT, vec2(NdotV, 1.0 - perceptualRoughness)).rgb;
   vec3 Fr = max(vec3(1.0 - perceptualRoughness), f0) - f0;
   vec3 k_S = f0 + Fr * pow(1.0 - NdotV, 5.0);
   vec3 FssEss = specularWeight * (k_S * brdf.x + brdf.y);
@@ -211,6 +228,67 @@ void main()
 
   lowp vec3 color = (diffuse + specular) * uIblIntensity;
 
+  // Punctual Light
+  if(uLightCount > 0)
+  {
+    // Compute reflectance.
+    lowp float reflectance = max(max(f0.r, f0.g), f0.b);
+    lowp float reflectance90 = clamp(reflectance * 25.0, 0.0, 1.0);
+    lowp float r = perceptualRoughness * perceptualRoughness;
+    lowp float attenuationV = 2.0 * NdotV / (NdotV + sqrt(r * r + (1.0 - r * r) * (NdotV * NdotV)));
+    mediump float roughnessSq = r * r;
+    lowp vec3 diffuseColorPunctual = baseColor.rgb * (vec3(1.0) - f0);
+    diffuseColorPunctual *= ( 1.0 - metallic );
+
+    for(int i = 0; i < uLightCount; ++i)
+    {
+      highp vec3 l = normalize(-uLightDirection[i]); // Vector from surface point to light
+      mediump vec3 h = normalize(l+v);               // Half vector between both l and v
+      mediump float VdotH = dot(v, h);
+      lowp vec3 specularReflection = f0 + (reflectance90 - f0) * pow(clamp(1.0 - VdotH, 0.0, 1.0), 5.0);
+
+      mediump float NdotL = clamp(dot(n, l), 0.001, 1.0);
+      lowp float attenuationL = 2.0 * NdotL / (NdotL + sqrt(r * r + (1.0 - r * r) * (NdotL * NdotL)));
+      lowp float geometricOcclusion = attenuationL * attenuationV;
+
+      highp float NdotH = dot(n, h);
+      highp float f = (NdotH * roughnessSq - NdotH) * NdotH + 1.0;
+      lowp float microfacetDistribution = roughnessSq / (M_PI * f * f);;
+
+      // Calculation of analytical lighting contribution
+      lowp vec3 diffuseContrib = ( 1.0 - specularReflection ) * ( diffuseColorPunctual / M_PI );
+      lowp vec3 specContrib = specularReflection * geometricOcclusion * microfacetDistribution / ( 4.0 * NdotL * NdotV );
+
+      // Obtain final intensity as reflectance (BRDF) scaled by the energy of the light (cosine law)
+      color += NdotL * uLightColor[i] * (diffuseContrib + specContrib);
+    }
+  }
+
+  if(float(uIsShadowEnabled) * uShadowIntensity > 0.0)
+  {
+    mediump float exposureFactor = 0.0;
+    if(uEnableShadowSoftFiltering > 0)
+    {
+      ivec2 texSize = textureSize(sShadowMap, 0);
+      mediump vec2 texelSize = vec2(1.0) / vec2(texSize.x, texSize.y);
+      mediump vec2 pcfSample = vec2(1.f, 0.f);
+      for (int i = 0; i < kPcfSampleCount; ++i)
+      {
+        pcfSample = vec2(kCosPcfTheta * pcfSample.x - kSinPcfTheta * pcfSample.y,
+                         kSinPcfTheta * pcfSample.x + kCosPcfTheta * pcfSample.y);
+        lowp float depthValue = texture(sShadowMap, positionFromLightView.xy + pcfSample * texelSize).r;
+        exposureFactor += (depthValue < positionFromLightView.z - uShadowBias) ? 0.0 : 1.0;
+      }
+      exposureFactor *= kInvSampleCount;
+    }
+    else
+    {
+      mediump float depthValue = texture(sShadowMap, positionFromLightView.xy).r;
+      exposureFactor           = (depthValue < positionFromLightView.z - uShadowBias) ? 0.0 : 1.0;
+    }
+    color *= (1.0 - (1.0 - exposureFactor) * uShadowIntensity);
+  }
+
 #ifdef OCCLUSION
   lowp float ao = texture(sOcclusion, vUV).r;
   color = mix(color, color * ao, uOcclusionStrength);