Malzemeler (Materials) 💎

Gerçek dünyada tek bir "renk" yoktur; malzemeler vardır!

Bir ahşap kutu, çelik bir tava, yeşil bir zümrüt ya da kauçuk bir top... Hepsi ışık altında tamamen farklı davranır. Ahşap yüzeyler ışığı yumuşakça yayarken neredeyse hiç ayna parlaması üretmez; çelik bir tava ise ışığın geliş açısına göre göz kamaştırıcı keskin parıltılar yansıtır.

Önceki bölümde oluşturduğumuz Phong modelini nesnelerin fiziksel yüzey özellikleriyle zenginleştirmek için Malzeme (Material) ve Işık (Light) özelliklerini GLSL struct yapıları altında birleştireceğiz!

Malzeme Yapısı (Material Struct) 🧱

Bir malzemenin Phong bileşenlerinin her birine verdiği tepkiyi 4 değişkenle modelleriz:

struct Material {
    vec3 ambient;   // Ortam ışığında yansıttığı renk (genelde nesne rengiyle aynıdır)
    vec3 diffuse;   // Yaygın ışıkta yansıttığı renk
    vec3 specular;  // Aynasal parlamada yansıttığı renk (örneğin metallerde parlama nesnenin rengindedir, plastikte beyazdır)
    float shininess; // Aynasal parıltının keskinliği / yarıçapı
};

uniform Material material;

ambient: Nesnenin gölgede kalan kısımlarında hangi rengi yansıttığını belirler.
diffuse: Işığın dik vurduğu kısımlardaki temel yüzey rengidir.
specular: Yüzeyin ürettiği parıltının rengidir.
shininess: Parlaklık katsayısıdır (\(2, 8, 32, 128\)).

Işık Özellikleri Yapısı (Light Struct) 💡

Işık sadece "ışık rengi" ve "konum"dan ibaret değildir; ışığın da Phong modelinin üç bileşenine özel şiddetleri (intensity) vardır:

struct Light {
    vec3 position;

    vec3 ambient;  // Ortam ışığı şiddeti (genelde karanlık, örn. vec3(0.2))
    vec3 diffuse;  // Yaygın ışık şiddeti (genelde ışığın ana rengi, örn. vec3(0.5))
    vec3 specular; // Aynasal parlama şiddeti (genelde tam parlak, örn. vec3(1.0))
};

uniform Light light;

Shader Kodunun Güncellenmesi 🛠️

Artık Fragment Shader'ımızda aydınlatma hesaplaması çok daha temiz ve fiziksel olarak anlamlı hale gelir:

#version 330 core
out vec4 FragColor;

struct Material {
    vec3 ambient;
    vec3 diffuse;
    vec3 specular;
    float shininess;
}; 

struct Light {
    vec3 position;
    vec3 ambient;
    vec3 diffuse;
    vec3 specular;
};

in vec3 FragPos;  
in vec3 Normal;  

uniform vec3 viewPos;
uniform Material material;
uniform Light light;

void main()
{
    // 1. Ortam (Ambient)
    vec3 ambient = light.ambient * material.ambient;

    // 2. Yaygın (Diffuse)
    vec3 norm = normalize(Normal);
    vec3 lightDir = normalize(light.position - FragPos);
    float diff = max(dot(norm, lightDir), 0.0);
    vec3 diffuse = light.diffuse * (diff * material.diffuse);

    // 3. Aynasal (Specular)
    vec3 viewDir = normalize(viewPos - FragPos);
    vec3 reflectDir = reflect(-lightDir, norm);  
    float spec = pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0), material.shininess);
    vec3 specular = light.specular * (spec * material.specular);  

    vec3 result = ambient + diffuse + specular;
    FragColor = vec4(result, 1.0);
}

Malzeme ile Aydınlatma

C++ Tarafında Malzeme Ayarları ⚙️

GLSL struct uniform'larına C++ içerisinden erişmek için nokta (.) sözdizimini kullanırız:

lightingShader.use();
lightingShader.setVec3("material.ambient",  1.0f, 0.5f, 0.31f);
lightingShader.setVec3("material.diffuse",  1.0f, 0.5f, 0.31f);
lightingShader.setVec3("material.specular", 0.5f, 0.5f, 0.5f);
lightingShader.setFloat("material.shininess", 32.0f);

// Işık parametreleri
lightingShader.setVec3("light.ambient",  0.2f, 0.2f, 0.2f);
lightingShader.setVec3("light.diffuse",  0.5f, 0.5f, 0.5f); // Çok parlak olmasın
lightingShader.setVec3("light.specular", 1.0f, 1.0f, 1.0f); // Tam parlak beyaz yansıma
lightingShader.setVec3("light.position", lightPos);

Farklı Işık Şiddetleri

Dinamik Işık Renkleri (Görsel Şölen) 🌈

Işık rengini zamana bağlı olarak sürekli değiştirelim:

glm::vec3 lightColor;
lightColor.x = sin(glfwGetTime() * 2.0f);
lightColor.y = sin(glfwGetTime() * 0.7f);
lightColor.z = sin(glfwGetTime() * 1.3f);

glm::vec3 diffuseColor = lightColor   * glm::vec3(0.5f); 
glm::vec3 ambientColor = diffuseColor * glm::vec3(0.2f); 

lightingShader.setVec3("light.ambient", ambientColor);
lightingShader.setVec3("light.diffuse", diffuseColor);

Sonuç olarak sahnemiz rengarenk bir diskotek gibi ışıldamaya başlayacaktır:

Dinamik Işık Renkleri

Gerçek Dünya Malzeme Tablosu 📋

Grafik mühendisleri yıllar boyunca gerçek dünya nesnelerinin ortam, yaygın ve aynasal değerlerini ölçerek standart tablolar oluşturmuşlardır:

Malzeme	Ortam (Ambient)	Yaygın (Diffuse)	Aynasal (Specular)	Parlaklık (Shininess)
Zümrüt (Emerald)	`0.0215, 0.1745, 0.0215`	`0.07568, 0.61424, 0.07568`	`0.633, 0.7278, 0.633`	`0.6 * 128`
Altın (Gold)	`0.24725, 0.1995, 0.0745`	`0.75164, 0.60648, 0.22648`	`0.62828, 0.5558, 0.366`	`0.4 * 128`
Gümüş (Silver)	`0.19225, 0.19225, 0.19225`	`0.50754, 0.50754, 0.50754`	`0.50827, 0.50827, 0.50827`	`0.4 * 128`
Krom (Chrome)	`0.25, 0.25, 0.25`	`0.4, 0.4, 0.4`	`0.77459, 0.77459, 0.77459`	`0.6 * 128`
Bakır (Copper)	`0.19125, 0.0735, 0.0225`	`0.7038, 0.27048, 0.0828`	`0.25677, 0.13762, 0.086`	`0.1 * 128`
Kauçuk (Cyan Rubber)	`0.0, 0.05, 0.05`	`0.4, 0.5, 0.5`	`0.04, 0.7, 0.7`	`0.078 * 128`

Bu değerleri C++ kodunuzda material uniform'una vererek sahnenizdeki küpü anında saf altına veya zümrüte dönüştürebilirsiniz!

Gerçek Dünya Malzemeleri

Alıştırmalar 🏋️

Yukarıdaki tablodan Altın ve Zümrüt malzemelerini koda aktarın ve ekrandaki küpün nasıl dönüştüğünü inceleyin.
Sahneye 2 farklı küp koyup birini altın, diğerini gümüş malzeme ile çizdirin.

Ancak fark ettiyseniz şu an tüm küp tek bir malzemeden oluşuyor. Gerçekte ise örneğin ahşap bir sandığın köşelerinde çelik vidalar ve metal şeritler bulunur; yani sandığın gövdesi mat ahşapken, vidaları metalik parlamalıdır!

İşte tek bir nesnenin farklı bölgelerine farklı malzeme özellikleri kazandırmak için Bölüm 4: "Işık Haritaları (Lighting Maps)" imdadımıza yetişiyor!

👉 Sonraki Bölüm: Işık Haritaları (Lighting Maps)