feat: multi-lumières directionnelles + ponctuelles (Étape 12, Phase 4.2)

- Light (48 o) + MAX_LIGHTS=8 ; FrameUniforms étendu (ambient, lights[8], compteurs, _pad)
- resources/lights.rs : Lights (1 dir +Z par défaut, non-régression) + into_frame_array
- Scene : API déclarative add_directional_light / add_point_light / set_ambient / clear_lights
- Renderer::write_frame_uniforms upload les lumières/ambiant de la scène
- standard_shader.wgsl : struct Light + boucles d'accumulation (dir + ponctuelles, atténuation linéaire)
- exemple cube : 1 lumière ponctuelle chaude
- Docs : shaders/resources README, README roadmap, ROADMAP (item coché + Spot notée futur)
- Build/test/fmt OK ; non-régression par défaut (1 dir +Z + ambiant blanc)
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Jérôme Bousquié
2026-09-18 18:26:38 +02:00
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+8 -4
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@@ -14,7 +14,7 @@ unlit** de `standard` (décision actée dans le DRAFT : « 2D ⊂ 3D »).
| File | Purpose |
|------|---------|
| **standard_shader.wgsl** | Standard (Phong) vertex/fragment shader — ambient + directional diffuse with an explicit unlit mode. Carries the full uniform contract (frame @group(0) + object @group(1)). |
| **standard_shader.wgsl** | Standard (Phong) vertex/fragment shader — ambient + multi-light (directional + point) diffuse with an explicit unlit mode. Carries the full uniform contract (frame @group(0) + object @group(1) + texture @group(2)). |
## Shader Contract (standard_shader.wgsl)
@@ -34,14 +34,18 @@ par tout matériau (Étape 3 : un seul layout pour tous).
| Group / Binding | Struct | Contenu |
|-----------------|--------|---------|
| `@group(0) @binding(0)` | `FrameUniforms` (192 B) | `view`, `proj`, `cam_pos`, `light_dir`, `light_color`, `options` (.x = unlit flag) |
| `@group(0) @binding(0)` | `FrameUniforms` (576 B) | `view`, `proj`, `cam_pos`, `ambient`, `lights[8]`, `num_directional`, `num_point`, `options` (.x = unlit flag) |
| `@group(1) @binding(0)` | `ObjectUniform` (64 B) | `model` (matrice modèle de l'entité) |
`light_dir` pointe de la surface vers la lumière ; le fragment shader l'inverse pour le terme N·L.
`FrameUniforms` porte une **liste de lumières globales** (Étape 12, Phase 4.2) : `lights[0..num_directional]`
sont des lumières **directionnelles** (`position_dir.xyz` = direction de la surface vers la lumière), et
`lights[num_directional..]` des lumières **ponctuelles** (`position_dir.xyz` = position monde, `radius.x` =
rayon d'atténuation linéaire). L'index disambiguise le type — pas de drapeau. `ambient` est la couleur du
terme ambiant hémisphérique.
### Mode unlit
Un flag `options.x != 0` neutralise la directionnelle et renvoie la couleur du vertex telle quelle
Un flag `options.x != 0` neutralise **toutes les lumières** et renvoie la couleur du vertex telle quelle
(couleur plate). Côté API, `Renderer::set_unlit(true)` (ou `app.renderer_mut().set_unlit(true)`)
positionne ce flag dans les frame uniforms. Ainsi le rendu 2D plat est un **cas particulier** de la 3D
éclairée.
+57 -23
View File
@@ -8,24 +8,27 @@
//!
//! ## Uniform Contract
//! Three bind groups, shared by every material (one single pipeline layout — voir Étape 3) :
//! - `@group(0) @binding(0)` : `FrameUniforms` (per-frame, camera + lights) [192 bytes]
//! - `@group(0) @binding(0)` : `FrameUniforms` (per-frame, camera + lights) [192 + 48·MAX_LIGHTS bytes]
//! - `@group(1) @binding(0)` : `ObjectUniform` (per-entity model matrix) [64 bytes]
//! - `@group(2) @binding(0)` : `texture_sampler` (sampler) — diffuse (Étape 10)
//! - `@group(2) @binding(1)` : `diffuse_texture` (texture_2d<f32>) (Étape 10)
//!
//! `FrameUniforms` layout (std140 — each element 16-byte aligned, no padding) :
//! | Offset | Field | Type | Meaning |
//! |--------|--------------|-----------|-----------------------------------|
//! | 0 | view | mat4x4<f32> | Camera view matrix |
//! | 64 | proj | mat4x4<f32> | Camera projection matrix |
//! | 128 | cam_pos | vec4<f32> | Camera world position (.xyz) |
//! | 144 | light_dir | vec4<f32> | Light direction (see below) |
//! | 160 | light_color | vec4<f32> | Light color (.rgb) |
//! | 176 | options | vec4<u32> | x = unlit flag (1 => flat color) |
//! | 192 | total | | |
//! `FrameUniforms` layout (std140 — each element 16-byte aligned) :
//! | Offset | Field | Type | Meaning |
//! |-----------------------|----------------|---------------|----------------------------------|
//! | 0 | view | mat4x4<f32> | Camera view matrix |
//! | 64 | proj | mat4x4<f32> | Camera projection matrix |
//! | 128 | cam_pos | vec4<f32> | Camera world position (.xyz) |
//! | 144 | ambient | vec4<f32> | Ambient hemisphere color (.rgb) |
//! | 160 | lights[0..MAX] | array<Light> | Global light list |
//! | 160 + 48·MAX_LIGHTS | num_directional| u32 | # directional (indices 0..n) |
//! | | num_point | u32 | # point (indices n..) |
//! | | options | vec4<u32> | x = unlit flag (1 => flat color) |
//!
//! `light_dir` convention : vector pointing **from the surface toward the light**.
//! The fragment shader negates it to obtain the light direction for the N·L term.
//! `MAX_LIGHTS = 8`. `struct Light` is 48 bytes (3 × vec4). Directional lights occupy
//! `lights[0..num_directional]` (`position_dir.xyz` = direction **from the surface toward the
//! light**); point lights occupy `lights[num_directional..]` (`position_dir.xyz` = world position,
//! `radius.x` = linear attenuation radius). No type flag — the index disambiguates (Étape 12).
//!
//! ## Texturing (Étape 10, D2)
//! The fragment samples `diffuse_texture` **unconditionally**. A texture-less `Material` binds the
@@ -52,13 +55,28 @@ struct VertexInput {
@location(3) color: vec4<f32>,
};
// Étape 12 (Phase 4.2) : maximum number of lights in the per-frame array. Must match
// `wsg_lib::resources::MAX_LIGHTS`.
const MAX_LIGHTS: u32 = 8u;
// A single light (48 bytes = 3 × vec4). Directional: `position_dir.xyz` = direction from the
// surface toward the light. Point: `position_dir.xyz` = world position, `radius.x` = linear
// attenuation radius. The array index disambiguates the type (no flag stored).
struct Light {
position_dir: vec4<f32>,
color: vec4<f32>, // rgb = color; a = intensity
radius: vec4<f32>, // x = point-light attenuation radius
};
struct FrameUniforms {
view: mat4x4<f32>,
proj: mat4x4<f32>,
cam_pos: vec4<f32>,
light_dir: vec4<f32>,
light_color: vec4<f32>,
options: vec4<u32>, // .x : unlit flag (1 = flat color, no directional lighting)
ambient: vec4<f32>, // .rgb = ambient hemisphere color
lights: array<Light, MAX_LIGHTS>, // [0..num_directional] directional, then point
num_directional: u32,
num_point: u32,
options: vec4<u32>, // .x : unlit flag (1 = flat color, no lighting)
};
struct ObjectUniform {
@@ -115,16 +133,32 @@ fn fs_main(in: VertexOutput) -> @location(0) vec4<f32> {
}
let n = normalize(in.normal);
// light_dir pointe de la surface vers la lumière ; on inverse pour le terme N·L.
let l = normalize(-frame.light_dir.xyz);
let ndotl = max(dot(n, l), 0.0);
// Ambient hémisphérique : dépend de la composante verticale de la normale.
// Ambient hémisphérique : dépend de la composante verticale de la normale (couleur venue
// de frame.ambient, Étape 12 — était codée en dur via la couleur de la lumière avant).
let sky = max(n.y, 0.0);
let ambient = frame.light_color.rgb * (0.3 + 0.4 * sky);
let ambient = frame.ambient.rgb * (0.3 + 0.4 * sky);
// Diffuse directionnel classique.
let diffuse = frame.light_color.rgb * ndotl;
var diffuse = vec3<f32>(0.0);
// Lumières directionnelles (indices 0..num_directional). `position_dir` pointe de la surface
// vers la lumière ; on l'inverse pour le terme N·L.
for (var i = 0u; i < frame.num_directional; i++) {
let l = normalize(-frame.lights[i].position_dir.xyz);
let ndotl = max(dot(n, l), 0.0);
diffuse += frame.lights[i].color.rgb * frame.lights[i].color.a * ndotl;
}
// Lumières ponctuelles (indices num_directional..num_directional + num_point). Atténuation
// linéaire dans le rayon (zéro au-delà).
for (var i = frame.num_directional; i < frame.num_directional + frame.num_point; i++) {
let to_light = frame.lights[i].position_dir.xyz - in.world_pos;
let dist = length(to_light);
let l = to_light / max(dist, 1e-4);
let ndotl = max(dot(n, l), 0.0);
let falloff = clamp(1.0 - dist / max(frame.lights[i].radius.x, 1e-4), 0.0, 1.0);
diffuse += frame.lights[i].color.rgb * frame.lights[i].color.a * ndotl * falloff;
}
let lit = base * (ambient + diffuse);
return vec4<f32>(lit, in.color.a);