Direct3D Tutorial Win32 Sample 详解

本文主要是介绍Direct3D Tutorial Win32 Sample 详解 - 6，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

实现效果
在tutorial 5的基础之上实现光照
在这里插入图片描述

不同光源及其属性

平行光
属性：方向，平行光不会随距离衰减
在这里插入图片描述

struct DirectionalLight
{DirectionalLight() { memset(this, 0, sizeof(DirectionalLight)); }DirectX::XMFLOAT4 Ambient;DirectX::XMFLOAT4 Diffuse;DirectX::XMFLOAT4 Specular;DirectX::XMFLOAT3 Direction;float Pad; // 最后用一个浮点数填充使得该结构体大小满足16的倍数，便于我们以后在HLSL设置数组
};

点光源
属性：光源位置，点光源根据光源位置确定方向；衰减系数，点光源随距离衰减；
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struct PointLight
{PointLight() { memset(this, 0, sizeof(PointLight)); }DirectX::XMFLOAT4 Ambient;DirectX::XMFLOAT4 Diffuse;DirectX::XMFLOAT4 Specular;// 打包成4D向量: (Position, Range)DirectX::XMFLOAT3 Position;float Range;// 打包成4D向量: (A0, A1, A2, Pad)DirectX::XMFLOAT3 Att;float Pad; // 最后用一个浮点数填充使得该结构体大小满足16的倍数，便于我们以后在HLSL设置数组
};

聚光灯
聚光灯随距离衰减，且有圆锥形的照射面，由指数S控制在圆锥内的衰减的快慢。
在这里插入图片描述

struct SpotLight
{SpotLight() { memset(this, 0, sizeof(SpotLight)); }DirectX::XMFLOAT4 Ambient;DirectX::XMFLOAT4 Diffuse;DirectX::XMFLOAT4 Specular;// 打包成4D向量: (Position, Range)DirectX::XMFLOAT3 Position;float Range;// 打包成4D向量: (Direction, Spot)DirectX::XMFLOAT3 Direction;float Spot;// 打包成4D向量:  (A0, A1, A2, Pad)DirectX::XMFLOAT3 Att;float Pad; // 最后用一个浮点数填充使得该结构体大小满足16的倍数，便于我们以后在HLSL设置数组
};

总而言之，从资源耗费角度而言，平行光要求最低，点光其次，聚光灯最高。然后需要将上述数据通过常量缓冲输入到像素着色器中。
环境光计算 light la material ma
A＝la⨂ma
漫反射计算公式
cd = kd · ld ⨂ md
镜面光计算公式
cs = ks·ls ⨂ ms
在这里插入图片描述

光照的计算

这是代码的核心部分，在HLSL中实现光照的计算。主要包括法线的变换，平行光、点光源、聚光灯光源的计算。
本例使用的光照很简单，只计算了平行光的漫反射，利用了兰伯特余弦定理，默认材质是反射所有光的。

    //do NdotL lighting for 2 lightsfor(int i=0; i<2; i++){finalColor += saturate( dot( (float3)vLightDir[i],input.Norm) * vLightColor[i] );}finalColor.a = 1;

总结：
在顶点信息中添加法线、材质信息，使用常量缓冲区添加光照信息，在着色器中实现光照的代码

贴一下平行光、点光源和聚光灯光照计算的完整代码

void ComputeDirectionalLight(Material mat, DirectionalLight L,float3 normal, float3 toEye,out float4 ambient,out float4 diffuse,out float4 spec)
{// 初始化输出ambient = float4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);diffuse = float4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);spec = float4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);// 光向量与照射方向相反float3 lightVec = -L.Direction;// 添加环境光ambient = mat.Ambient * L.Ambient;// 添加漫反射光和镜面光float diffuseFactor = dot(lightVec, normal);// 展开，避免动态分支[flatten]if (diffuseFactor > 0.0f){float3 v = reflect(-lightVec, normal);float specFactor = pow(max(dot(v, toEye), 0.0f), mat.Specular.w);diffuse = diffuseFactor * mat.Diffuse * L.Diffuse;spec = specFactor * mat.Specular * L.Specular;}
}void ComputePointLight(Material mat, PointLight L, float3 pos, float3 normal, float3 toEye,out float4 ambient, out float4 diffuse, out float4 spec)
{// 初始化输出ambient = float4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);diffuse = float4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);spec = float4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);// 从表面到光源的向量float3 lightVec = L.Position - pos;// 表面到光线的距离float d = length(lightVec);// 灯光范围测试if (d > L.Range)return;// 标准化光向量lightVec /= d;// 环境光计算ambient = mat.Ambient * L.Ambient;// 漫反射和镜面计算float diffuseFactor = dot(lightVec, normal);// 展开以避免动态分支[flatten]if (diffuseFactor > 0.0f){float3 v = reflect(-lightVec, normal);float specFactor = pow(max(dot(v, toEye), 0.0f), mat.Specular.w);diffuse = diffuseFactor * mat.Diffuse * L.Diffuse;spec = specFactor * mat.Specular * L.Specular;}// 光的衰弱float att = 1.0f / dot(L.Att, float3(1.0f, d, d * d));diffuse *= att;spec *= att;
}void ComputeSpotLight(Material mat, SpotLight L, float3 pos, float3 normal, float3 toEye,out float4 ambient, out float4 diffuse, out float4 spec)
{// 初始化输出ambient = float4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);diffuse = float4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);spec = float4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);// // 从表面到光源的向量float3 lightVec = L.Position - pos;// 表面到光源的距离float d = length(lightVec);// 范围测试if (d > L.Range)return;// 标准化光向量lightVec /= d;// 计算环境光部分ambient = mat.Ambient * L.Ambient;// 计算漫反射光和镜面反射光部分float diffuseFactor = dot(lightVec, normal);// 展开以避免动态分支[flatten]if (diffuseFactor > 0.0f){float3 v = reflect(-lightVec, normal);float specFactor = pow(max(dot(v, toEye), 0.0f), mat.Specular.w);diffuse = diffuseFactor * mat.Diffuse * L.Diffuse;spec = specFactor * mat.Specular * L.Specular;}// 计算汇聚因子和衰弱系数float spot = pow(max(dot(-lightVec, L.Direction), 0.0f), L.Spot);float att = spot / dot(L.Att, float3(1.0f, d, d * d));ambient *= spot;diffuse *= att;spec *= att;
}

这篇关于Direct3D Tutorial Win32 Sample 详解 - 6的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！