Direct3D学习笔记(五) 初级光照技术

We've Got Camera and Action; What About Lights?

现在我们已经让我们的三角形旋转起来的，但是我们还想做的更好一些，怎么办呢？我们可以给他加上灯光，灯光这个概念我们已经在前面简短的提过了，在我们那个黑色的三角形中我们为了看见他本来的颜色已经把灯光关闭了，现在我们首先要做的事情就是把灯开开，先修改下面的语句，设置为true
device.RenderState.Lighting = true;

其实我们可以不要这个语句，因为在默认情况下设备的灯是开着的；我们只是为了大家更好的理解才写上这个代码的。好，现在运行我们的程序，会发现那个黑色的三角形又出来了。只是它开始旋转了而已，我们现在需要做的就是定义一个光的属性，并且把灯光打开，其实在device类中有个关于光的数组，他的每个成员分别描述着光的不同属性，现在我们开始定义一个自己的灯吧。好，我们只要在OnPaint方法中在三角形定义后加上下面定义灯光属性的代码就可以了。
device.Lights[0].Type = LightType.Point;
device.Lights[0].Position = new Vector3();
device.Lights[0].Diffuse = System.Drawing.Color.White;
device.Lights[0].Attenuation0 = 0.2f;
device.Lights[0].Range = 10000.0f;
device.Lights[0].Commit();
device.Lights[0].Enabled = true;

好，那上面的每一行分别代表什么意思呢。
首先，我们定义了灯光的类型，是点光源，点光源的意思就是说定义的灯就像一个电灯泡，它的光是像四面八方发射的。这一段说了一些光源的属性，其实大家应该都知道。有点光源和平行光源等等，我就不多说了。
第二行，我们定义了光源的位置。我们新建了一个Vector3向量，他的默认构造函数的数值就是(0,0,0)，也就是说我们的光源位置就在世界坐标系的圆点。
接下来我们定义了光的颜色是白色。
下面接着的是光的衰减度，也就是我们所说的光强度。越远的距离光强度就越弱。这个道理应该大家都明白。他这里也没有给我一个强度到底多强的概念，大家可以修改数值自己去体会一下强度的概念。
range参数是光能够作用的最大范围，在这些参数中，有些已经不是我们编程要说的了，而是光物理学要理解的概念，所以请大家自己去看看相关的资料。这里我也不多说了，要是我完全弄明白了我会贴上来的。
接下来device.Lights[0].Commit();是把上面的属性都提交给设备(device)，有些版本不提供这个函数，可以直接把这行删除掉，设置好属性后就自动提交了。只是在这个教程里面建议大家有这个函数的DirectX版本中，在使用灯光前请保证已经提交给设备并且Enabled设置成true。
最后一行比较明显，就是允许使用上面的属性来显示我们定义的光源。

如果你现在运行我们的程序，你会注意到虽然我们已经定义好我们的光源，但是我们的三角形还是黑色的，我们仍然看不到任何的光，Direct3D并没有使用我们的光源照亮物体。但是实际上不是这样的，但为什么又没有光呢？因为照明计算只能在每个有法向量的平面中被计算，而我们前面定义的几何形状是没有定义法向量的，关于什么是法向量相信学过高中数学的人都清楚，我在这里就不罗嗦了。

知道了这些，我们来给我们的三角形定义一下法线以便让光照计算能够正确计算出颜色来。最简单的办法就是改变我们的顶点类型的格式使他包括一个法线的属性。所以修改你的三角形数据代码，变成下面的样子。

CustomVertex.PositionNormalColored[] verts=new CustomVertex.PositionNormalColored[3];
verts[0].SetPosition(new Vector3(0.0f, 1.0f, 1.0f));
verts[0].SetNormal(new Vector3(0.0f, 0.0f, -1.0f));
verts[0].Color = System.Drawing.Color.White.ToArgb();
verts[1].SetPosition(new Vector3(-1.0f, -1.0f, 1.0f));
verts[1].SetNormal(new Vector3(0.0f, 0.0f, -1.0f));
verts[1].Color = System.Drawing.Color. White.ToArgb();
verts[2].SetPosition(new Vector3(1.0f, -1.0f, 1.0f));
verts[2].SetNormal(new Vector3(0.0f, 0.0f, -1.0f));
verts[2].Color = System.Drawing.Color. White.ToArgb();

最后把接下来的代码修改成下面的样子

device.BeginScene();
device.VertexFormat = CustomVertex.PositionNormalColored.Format;
device.DrawUserPrimitives(PrimitiveType.TriangleList, 1, verts);
device.EndScene();

实际上我们只修改了第二行而已，让它有一个法线而已。

在这里，最大的改变是我们定义了一个带有法向量的三角形平面并且把三个顶点的颜色都设置成白色，光源也是白色，并且法向量都是z轴方向的，我们将看到一个全白色的三角形，大家有兴趣的话可以改变上面的顶点颜色和光源颜色得到不同的结果，由于我们的向量是z方向的，所以改变x和y坐标向量还是独立的。并不是完全和平面正方向垂直的，(不知道自己翻译的对不对。好像是这个意思，等我调试一下代码再加上正确的理解吧)，好，现在三角形的颜色已经不是简单的颜色了，是通过本身的颜色和光源的颜色计算出来的，由于所有的3d场景中颜色都是这样计算出来的，而且空间位置也是要计算的，所以运行的时候比普通的2d场景要慢些，这就是为什么好的3d游戏要好得显卡支持的缘故。
还有一件事情，因为光源将计算每一个顶点，所以在多边形比较少的模式中（就像我们的一个三角形环境中），看起来不那么真实，我们在后面将继续讨论更加高级的照明技术，比如per pixel lighting（每个象素照明技术，不知道怎么翻译比较上口，大家看英文还好点），那样会让我们的场景看起来更加真实。