// pbr_ibl_ld_bake.frag

// =================================================
// uniform

// 原材料 -- 光源立方体贴图
uniform samplerCube     u_texture;
// 粗糙度 -- 根据mipmap层级在cpu计算好传过来的
uniform float           u_roughness;

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// 积分
vec3 ibl_ld_integral(vec3 n, float roughness) {
    // 总光强值积分
    vec3 res = vec3(0.0);

    // 假设 view = normal 和 reflect = normal
    vec3 v = n;
    vec3 r = n;

    // (1.8)分子
    float tot_weight = 0.0;

    for(uint i = 0u; i < sampler_num; ++i) {
        // hammersley 采样
        vec2 uv = hammersley(i, sampler_num);
        // 重要性采样
        vec3 h = importance_sampling_ggx(uv, roughness, n);
        // 从 v 和 h 逆算 l -- 光源方向
        vec3 l = normalize(2.0 * dot(v, h) * h - v);

        // 常用cos值
        float n_o_v = max(dot(n, v), 0.0);
        float n_o_l = max(dot(n, l), 0.0);
        float n_o_h = max(dot(n, h), 0.0);
        float h_o_v = max(dot(h, v), 0.0);

        if(n_o_l > 0.0) {
            // 法线分布函数
            float d = brdf_d_tr_ggx(n_o_h, roughness);

            // 计算 pdf
            float pdf = d * n_o_h / (4.0 * h_o_v);
            // 根据pdf 获得 lod -- 降噪
            float lod = pbr_ibl_lod_get(pdf, 512, 512, sampler_num);

            // 从光源采样，然后代入(1.8)的分子进行积分
            res += textureLod(u_texture, l, lod).rgb * n_o_l;
            // res += texture(u_texture, l).rgb * n_o_l;

            // (1.8)分子项
            tot_weight += n_o_l;
        }

    }

    // 公式(1.8)
    res /= tot_weight;

    return res;
}

// pbr_ibl_fgd_bake.frag

vec2 ibl_dgf_integral(float n_o_v, float roughness) {
    float scale = 0.0;
    float bias  = 0.0;

    // 固定法线方向
    vec3 n = vec3(0.0, 0.0, 1.0);
    // 逆推观察向量
    vec3 v = vec3(
        sqrt(1.0 - n_o_v * n_o_v),
        0.0,
        n_o_v
    );

    for(uint i = 0u; i < sampler_num; ++i) {
        // hammersley 采样
        vec2 uv = hammersley(i, sampler_num);
        // 重要性采样
        vec3 h = importance_sampling_ggx(uv, roughness, n);
        // 从 v 和 h 逆算 l -- 光源方向
        vec3 l = normalize(2.0 * dot(v, h) * h - v);

        // 常用cos值
        float n_o_l = max(dot(n, l), 0.0);
        float n_o_h = max(dot(n, h), 0.0);
        float h_o_v = max(dot(h, v), 0.0);

        if(n_o_l > 0.0) {
            // 根据直接光源/IBL 选择相应k值
            float k = brdf_g_k_ibl(roughness);

            // 几何函数
            float g = brdf_g_smith(n_o_v, n_o_l, k);

            // 开始代入公式(1.13)计算
            float f = pow(1.0 - h_o_v, 5.0);
            float g_vis = g * h_o_v / (n_o_h * n_o_v);

            scale += (1.0 - f)  * g_vis;
            bias  += f          * g_vis;

        }

    }

    scale /= float(sampler_num);
    bias  /= float(sampler_num);

    return vec2(scale, bias);
}

// pbr_ibl_epic.frag

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// uniform

// LD项
uniform samplerCube u_ibl_ld_map;
// FGD项
uniform sampler2D   u_ibl_dgf_map;

// ld项cubemap的最大LOD数 -- 通过roughness确定mipmap层级用
uniform int         u_max_reflection_lod;

// ================================================

vec3 pbr_ibl_specular_epic(vec3 n, vec3 v, vec3 albedo, vec3 f0, float roughness, float metallic) {
    vec3 res = vec3(0.0, 0.0, 0.0);

    float n_o_v = max(dot(n, v), 0.0);
    n_o_v = min(n_o_v, 0.999);

    // 获取真正的 f0 -- 有金属性影响
    vec3 f90 =  brdf_f_f0(f0, albedo, metallic);
    // 菲涅尔方程
    vec3 f =    brdf_f_fresnel_schlick_roughness(n_o_v, f90, roughness);

    // 反射方向
    vec3 R = reflect(-v, n);

    // 采样LD项
    vec3 ld = textureLod(u_ibl_ld_map, R, roughness * u_max_reflection_lod).rgb;
    //vec3 ld = texture(u_ibl_ld_map, R, 0).rgb;

    // 采样FGD项
    vec2 dgf = texture(u_ibl_dgf_map, vec2(n_o_v, roughness)).rg;

    // 代入公式(1.17)
    res = ld *(f * dgf.x + dgf.y);

    return res;
}