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前言
一、代码
- 主程序c++
效果

前言

现在我们扩展法线贴图的概念——从纹理图像用于扰动法向量到扰乱顶点位置本身。实
际上，以这种方式修改对象的几何体具有一定的优势，例如使表面特征沿着对象的边缘可
见，并使特征能够响应阴影贴图。我们将会看到，它还可以帮助构建地形。
一种实用的方法是使用纹理图像来存储高度值，然后使用该高度值来提升（或降低）顶
点位置。含有高度信息的图像称为高度图，使用高度图更改对象的顶点的方法称为高度贴
图①。高度图通常将高度信息编码为灰度颜色：（0,0,0）（黑色）=低高度，（1,1,1）（白色）=
高高度。这样一来通过算法或使用“画图”程序就可以轻松创建高度图。图像的对比度越
高，其表示的高度变化越大。这些概念将在图1（显示随机生成的地图）和图10.13（显
示有组织的模式的地图）中说明。

图1
改变顶点位置是否有用取决于改变的模型。顶点操作可以在顶点着色器中轻松完成，当模型顶点细节级别够高（例如在足够高精度的球体中）时，改变顶点高度的方法效果很好。但是，当模型的顶点数量很少（例如立方体的角）时，渲染对象的表面需要依赖于光栅器中的顶点插值来填充细节。当顶点着色器中可用于改变高度的顶点很少时，许多像素的高度将无法从高度图中检索，而需要由插值生成，从而导致表面细节较差。当然，在片段着色器中是不可能进行顶点操作的，因为这时顶点已被光栅化为像素位置。程序展示了一个将顶点“向外”（即在表面法向量的方向上）移动的顶点着色器代
码。它通过将顶点法向量乘以从高度图检索所得的值，然后将该乘积与顶点位置相加，以
“向外”移动顶点。

一、代码

主程序c++

#include <GL\glew.h>
#include <GLFW\glfw3.h>
#include <SOIL2\soil2.h>
#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <glm\gtc\type_ptr.hpp> // glm::value_ptr
#include <glm\gtc\matrix_transform.hpp> // glm::translate, glm::rotate, glm::scale, glm::perspective
#include "ImportedModel.h"
#include "Utils.h"
using namespace std;float toRadians(float degrees) { return (degrees * 2.0f * 3.14159f) / 360.0f; }#define numVAOs 1
#define numVBOs 3float cameraX, cameraY, cameraZ;
float gndLocX, gndLocY, gndLocZ;
GLuint renderingProgram;
GLuint vao[numVAOs];
GLuint vbo[numVBOs];// variable allocation for display
GLuint mvLoc, projLoc;
int width, height;
float aspect;
glm::mat4 pMat, vMat, mMat, mvMat;ImportedModel ground("grid.obj");
int numGroundVertices;GLuint heightMap;
GLuint heightTexture;void setupVertices(void) {numGroundVertices = ground.getNumVertices();std::vector<glm::vec3> vert = ground.getVertices();std::vector<glm::vec2> tex = ground.getTextureCoords();std::vector<glm::vec3> norm = ground.getNormals();std::vector<float> pvalues;std::vector<float> tvalues;std::vector<float> nvalues;for (int i = 0; i < numGroundVertices; i++) {pvalues.push_back((vert[i]).x);pvalues.push_back((vert[i]).y);pvalues.push_back((vert[i]).z);tvalues.push_back((tex[i]).x);tvalues.push_back((tex[i]).y);nvalues.push_back((norm[i]).x);nvalues.push_back((norm[i]).y);nvalues.push_back((norm[i]).z);}glGenVertexArrays(1, vao);glBindVertexArray(vao[0]);glGenBuffers(numVBOs, vbo);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[0]);glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, pvalues.size() * 4, &pvalues[0], GL_STATIC_DRAW);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[1]);glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, tvalues.size() * 4, &tvalues[0], GL_STATIC_DRAW);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[2]);glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, nvalues.size() * 4, &nvalues[0], GL_STATIC_DRAW);
}void init(GLFWwindow* window) {renderingProgram = Utils::createShaderProgram("vertShader.glsl", "fragShader.glsl");cameraX = 0.03f; cameraY = 0.03f; cameraZ = 0.8f;gndLocX = 0.0f; gndLocY = 0.0f; gndLocZ = 0.0f;glfwGetFramebufferSize(window, &width, &height);aspect = (float)width / (float)height;pMat = glm::perspective(1.0472f, aspect, 0.1f, 1000.0f);setupVertices();heightTexture = Utils::loadTexture("heightTexture.jpg");heightMap = Utils::loadTexture("height.jpg");
}void display(GLFWwindow* window, double currentTime) {glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);glUseProgram(renderingProgram);mvLoc = glGetUniformLocation(renderingProgram, "mv_matrix");projLoc = glGetUniformLocation(renderingProgram, "proj_matrix");vMat = glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(-cameraX, -cameraY, -cameraZ));mMat = glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(gndLocX, gndLocY, gndLocZ));mMat = glm::rotate(mMat, toRadians(15.0f), glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f));mvMat = vMat * mMat;glUniformMatrix4fv(mvLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(mvMat));glUniformMatrix4fv(projLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(pMat));glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[0]);glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);glEnableVertexAttribArray(0);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[1]);glVertexAttribPointer(1, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);glEnableVertexAttribArray(1);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[2]);glVertexAttribPointer(2, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);glEnableVertexAttribArray(2);glActiveTexture(GL_TEXTURE0);glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, heightTexture);glActiveTexture(GL_TEXTURE1);glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, heightMap);glEnable(GL_CULL_FACE);glFrontFace(GL_CCW);glEnable(GL_DEPTH_TEST);glDepthFunc(GL_LEQUAL);glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, numGroundVertices);
}void window_size_callback(GLFWwindow* win, int newWidth, int newHeight) {aspect = (float)newWidth / (float)newHeight;glViewport(0, 0, newWidth, newHeight);pMat = glm::perspective(1.0472f, aspect, 0.1f, 1000.0f);
}int main(void) {if (!glfwInit()) { exit(EXIT_FAILURE); }glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 4);glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 800, "Chapter10 - program4a", NULL, NULL);glfwMakeContextCurrent(window);if (glewInit() != GLEW_OK) { exit(EXIT_FAILURE); }glfwSwapInterval(1);glfwSetWindowSizeCallback(window, window_size_callback);init(window);while (!glfwWindowShouldClose(window)) {display(window, glfwGetTime());glfwSwapBuffers(window);glfwPollEvents();}glfwDestroyWindow(window);glfwTerminate();exit(EXIT_SUCCESS);
}


## 2.着色器程序
顶点着色器```cpp
#version 430layout (location=0) in vec3 vertPos;
layout (location=1) in vec2 texCoord;
layout (location=2) in vec3 vertNormal;out vec2 tc;uniform mat4 mv_matrix;
uniform mat4 proj_matrix;
layout (binding=0) uniform sampler2D t;    // for texture
layout (binding=1) uniform sampler2D h;    // for height mapvoid main(void)
{   vec4 p = vec4(vertPos,1.0) + vec4((vertNormal*((texture(h, texCoord).r)/5.0f)),1.0f);tc = texCoord;gl_Position = proj_matrix * mv_matrix * p;
}

2.片元着色器

#version 430in vec2 tc;
out vec4 fragColor;uniform mat4 mv_matrix;
uniform mat4 proj_matrix;
layout (binding=0) uniform sampler2D t;    // for texture
layout (binding=1) uniform sampler2D h;    // for height mapvoid main(void)
{   fragColor = texture(t, tc);
}

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