GLSLレイマーチング研究_距離関数について勉強してみた04(signed(符号あり)のBoxの関数をいじる)

GLSLレイマーチング研究_距離関数について勉強してみた02(unsigned(符号なし)のBoxの関数をいじる)からあまり進歩はないと思いますが…

書こうと思います.

signed(符号あり)のBoxの関数は,

vec3 d = abs(p) - vec3(0.5, 0.5, 0.5);
return min(max(d.x, max(d.y, d.z)), 0.0) + sqrt(max(d.x, 0.0) * max(d.x, 0.0) + max(d.y, 0.0) * max(d.y, 0.0) + max(d.z, 0.0) * max(d.z, 0.0))

省略して書くと,

vec3 d = abs(p) - vec3(0.5, 0.5, 0.5);
return min(max(d.x, max(d.y, d.z)), 0.0) + length(max(d, 0.0));

値を変化させるところを書くと

vec3 d = abs(p) - vec3(【x軸方向の長さ】, 【y軸方向の長さ】, 【z軸方向の長さ】);
return min(max(d.x, max(d.y, d.z)), 0.0) + length(max(d, 0.0));

ちなみに、unsigned(符号なし)のBoxの関数は,

vec3 d = abs(p) - vec3(【x軸方向の長さ】, 【y軸方向の長さ】, 【z軸方向の長さ】);
return length(max(d, 0.0));

ということは!

unsigned(符号なし)のBoxの関数に, min(max(d.x, max(d.y, d.z)), 0.0) を加えただけなのです!

min(max(d.x, max(d.y, d.z)), 0.0) って何よ?

って話ですが…

とりあえず、x,y,zの一番大きな負の値を取る関数ですね.

イメージが出来ないないので、あれですが…

とりあえず、

clmap関数で、書き換えてみる.

vec3 d = abs(p) - vec3(0.5, 0.5, 0.5);
return clamp(d.x, max(d.y, d.z), 0.0) + length(max(d, 0.0));

少しすっきりしたかな?

わかったら記事を更新します。

少しかっこいいやつできたので貼っとく

vec3 d = abs(p) - vec3(1.0, 1.0, 1.0);
return min(max(d.x, max(d.y, d.z)) * -(0.8+0.02*sin(time)), 0.0) + length(max(d, 0.0));

今回のコード

// ============================================================================
// Box-signed distance function
// ============================================================================

precision mediump float;
uniform vec2  resolution;    // resolution (512.0, 512.0)
uniform vec2  mouse;         // mouse      (-1.0 ~ 1.0)
uniform float time;          // time       (1second == 1.0)
uniform sampler2D prevScene; // previous scene texture

// Boxの距離関数
float dCube(vec3 p){
    vec3 d = abs(p) - vec3(0.5, 0.5, 0.5);
    // Box-unsignedの描画
    // return length(max(d, 0.0));

    // Box-signedの描画
    return min(max(d.x, max(d.y, d.z)), 0.0) + length(max(d, 0.0));

    // clamp関数で書き換えてみる
    // return clamp(d.x, max(d.y, d.z), 0.0) + length(max(d, 0.0));

    // Box-signedのlength使用しない方法
    // return min(max(d.x, max(d.y, d.z)), 0.0) + sqrt(max(d.x, 0.0) * max(d.x, 0.0) + max(d.y, 0.0) * max(d.y, 0.0) + max(d.z, 0.0) * max(d.z, 0.0));

    // Round Box-signed
    // return min(max(d.x, max(d.y, d.z)), 0.0) + length(max(d, 0.0)) - 1.0;

    // animetion
    // return min(max(d.x, max(d.y, d.z)), 0.0) + length(max(d, 0.0)) + abs(sin(time));
    // return min(max(d.x, max(d.y, d.z)) * -(0.81+0.01*sin(time)), 0.0) + length(max(d, 0.0));
    // vec3 d = abs(p) - vec3(1.0, 1.0, 1.0);
    // return min(max(d.x, max(d.y, d.z)) * -(0.8+0.02*sin(time)), 0.0) + length(max(d, 0.0));

    /* min(max(d.x, max(d.y, d.z)), 0.0)研究 */
    // x成分のみ変位させる
    // return min(max(-abs(sin(time)), max(d.y, d.z)), 0.0) + length(max(d, 0.0));
    // y成分のみ変位させる
    // return min(max(d.x, max(-abs(sin(time)), d.z)), 0.0) + length(max(d, 0.0));
    // z成分のみ変位させる
    // return min(max(d.x, max(d.y, -abs(sin(time)))), 0.0) + length(max(d, 0.0));
    // y,z成分のみ変位させる
    // return min(max(d.x, max(-abs(sin(time)), -abs(sin(time)))), 0.0) + length(max(d, 0.0));
    // x,z成分のみ変位させる
    // return min(max(-abs(sin(time)), max(d.y, -abs(sin(time)))), 0.0) + length(max(d, 0.0));
    // x,y成分のみ変位させる
    // return min(max(-abs(sin(time)), max(-abs(sin(time)), d.z)), 0.0) + length(max(d, 0.0));
    // 全成分変位
    // return min(max(-abs(sin(time)), max(-abs(sin(time)), -abs(sin(time)))), 0.0) + length(max(d, 0.0));

    // return min(max(abs(sin(time)), max(abs(sin(time+time)), abs(sin(time*time*time)))), 0.0);

    // modを入れてみる
    // return min(max(-abs(mod(time, 3.0)), max(-abs(mod(time, 3.0)), -abs(sin(time)))), 0.0) + length(max(d, 0.0));

}

// 距離関数を呼び出すハブ関数
float distanceHub(vec3 p){
    return dCube(p);
    // return max(dCube(p), length(p)-1.0*abs(sin(time)));
}

// 法線を生成する
vec3 genNormal(vec3 p){
    float d = 0.001;
    return normalize(vec3(
        distanceHub(p + vec3(  d, 0.0, 0.0)) - distanceHub(p + vec3( -d, 0.0, 0.0)),
        distanceHub(p + vec3(0.0,   d, 0.0)) - distanceHub(p + vec3(0.0,  -d, 0.0)),
        distanceHub(p + vec3(0.0, 0.0,   d)) - distanceHub(p + vec3(0.0, 0.0,  -d))
    ));
}

void main(){
    // スクリーンスペースを考慮して座標を正規化する
    vec2 p = (gl_FragCoord.xy * 2.0 - resolution) / min(resolution.x, resolution.y);

    // カメラを定義する
    vec3 cPos = vec3(0.0,  0.0,  3.0); // カメラの位置
    vec3 cDir = vec3(0.0,  0.0, -1.0); // カメラの向き(視線)
    vec3 cUp  = vec3(0.0,  1.0,  0.0); // カメラの上方向
    vec3 cSide = cross(cDir, cUp);     // 外積を使って横方向を算出
    float targetDepth = 1.0;           // フォーカスする深度

    // カメラの情報からレイを定義する
    vec3 ray = normalize(cSide * p.x + cUp * p.y + cDir * targetDepth);

    // マーチングループを組む
    float dist = 0.0;  // レイとオブジェクト間の最短距離
    float rLen = 0.0;  // レイに継ぎ足す長さ
    vec3  rPos = cPos; // レイの先端位置(初期位置)
    for(int i = 0; i < 32; ++i){
        dist = distanceHub(rPos);
        rLen += dist;
        rPos = cPos + ray * rLen;
    }

    // レイとオブジェクトの距離を確認
    if(abs(dist) < 0.001){
        // 法線を算出
        vec3 normal = genNormal(rPos);

        // ライトベクトルの定義（マウスの影響を受けるように）
        vec3 light = normalize(vec3(mouse + 1.0, 1.0));

        // ライトベクトルとの内積を取る
        float diff = max(dot(normal, light), 0.1);

        // diffuse を出力する
        gl_FragColor = vec4(vec3(diff), 1.0);
    }else{
        // 衝突しなかった場合はそのまま黒
        gl_FragColor = vec4(vec3(0.0), 1.0);
    }
}