原文:Directx教程(22) 简单的光照模型(1)

     在前面的教程中,我们在顶点属性中直接给顶点赋颜色,这样生成的三维物体缺乏真实感,如下图中两个立方体,左边的是通过光照生成物体表面颜色的,右边的则是直接给顶点赋颜色值。

    

首先,我们学习一下最简单的phong光照模型:

      在phong光照模型中,物体表面的颜色由自发射光(emissive)、环境光(ambient)、漫反射光(diffuse)以及镜面高光(specular)四部分组成,每一部分又是通过物体表面的材质属性和光照属性一起来决定。用公式来表示就是:

     surfaceColor = emissive + ambient + diffuse + specular

自发射光(emissive):

     它表示物体本身具有发射光的属性,它是独立于光源的,同时她它本身也不是光源,不会对场景中的其它为物体有影响。通常emissive用一个常量颜色来表示。

     emissive = Ke, Ke表示材质的自发射光属性。

环境光(ambient):

      环境光模拟场景中来自于来自于各个方向的光线,这些光线也没有位置的概念,比如白天我们在房间里,没有任何特定光源,但我们房间确实亮的。通常它等于

      ambient = Ka x globalAmbient

      Ka表示材质的环境光反射系数,globalAmbient表示入射光线的环境光系数,它们通常都是2个颜色常量。

漫反射光(diffuse):

      漫反射光通常指方向光在物体表面不同方向的反射光,如上图所示,在粗糙的表面上,入射光的反射投向不同的方向。反射光的计算通常用Lambert定律:

 

diffuse = Kd x lightColor x max(N · L, 0)

 

  • Kd  是材质的漫反射颜色系数, lightColor 是入射光的颜色 、
  • N  是物体表面的法向
  • L  是顶点朝向光源的归一化向量
  • P  是着色的顶点位置

高光(specular):

     在光滑的表面,比如金属球,通常有高光的效果。高光通常是物体光滑表面的镜面反射散射效果。

      高光和光源方向和视点都有关系,它的计算公式如下:

specular = Ks x lightColor x facing x (max(N · H, 0)) shininess

  • Ks 是材质的高光系数, lightColor是光源颜色,shininess是高光系数,通常是一个常量。
  • N 是归一化的物体表面法向
  • V 朝向视点的归一化向量
  • L 是顶点朝向光源的归一化向量
  • H 等于归一化的向量(V+L)/2
  • P 是着色的顶点位置
  • 如果N · L > 0facing 是 1 ,否则是0

了解了基本的光照模型以后,我们开始光照程序的编写:

      首先,新建一个CubeModelClass类,该类表示一个cube立方体,但和ModelClass类不同的是,在顶点结构中我们去掉了color属性,增加了normal属性。

struct VertexType
    {
    D3DXVECTOR3 position;
    D3DXVECTOR3 normal; //法向
    };

     该立方体中心在原点,每个顶点的法向,我都取原点到该顶点位置的归一化向量(在shader中实现归一化,给顶点法向赋值时,我并没有做归一化操作)。每个顶点法向位置大概如下图红色线段所示:

     接下来,我们要定义两个新的shader文件light.vs和light.ps,新的基于材质和光源的物体渲染,将使用这两个文件。这两个文件的中光照计算公式就是利用上面的讲的phong光照原理。

    surfaceColor = emissive + ambient + diffuse + specular

    我们在light.vs中实现光照计算,需要注意的是,在利用漫反射(高光)时候,我用了方向光(directional light,所有光线都是一个方向,比如无穷远处的光源,类似太阳光),代码大致如下:

    //自发射颜色
    float3 emissive = float3(0.0, 0.0, 0.0);
   
    //计算环境光
    float3 ambient =  float3(0.3, 0.3, 0.3);
   
    //计算漫反射光
     float3 L = normalize(float3(-1.0, -1.0, 1.0));
     float diffuseLight = max(dot(N, L), 0);
     float3 diffuse =  diffuseLight;

     //计算高光
     float3 V = normalize(cameraPosition - P);
     float3 H = normalize(L + V);
     float specularLight = pow(max(dot(N, H), 0), 5.0);
 
      if (diffuseLight <= 0)
          specularLight = 0;
      float3 specular =  specularLight;

      output.color.xyz = emissive + ambient + diffuse + specular;

      接下来,我们又定义LightShaderClass类,主要用该类实现light.vs和light.ps的载入,参数初始化以及执行shader等功能。

     最后就是在GraphicsClass中创建LightShaderClass和CubeModelClass类,渲染这个新的cube对象(老的modelClass也是一个cube,但我们用colorShader渲染它,并且它的位置也被挪到右边)。

     程序运行后的界面如下:

完整的代码请参考:

工程文件myTutorialD3D11_15

代码下载:

http://files.cnblogs.com/mikewolf2002/myTutorialD3D11.zip

Directx教程(22) 简单的光照模型(1)的更多相关文章

  1. Directx教程(29) 简单的光照模型(8)

    原文:Directx教程(29) 简单的光照模型(8)      现在我们新建一个工程myTutorialD3D_23,在这个工程中,对前面一章的代码进行一些整理: 1.我们在顶点属性中增加材质的的漫 ...

  2. Directx教程(28) 简单的光照模型(7)

    原文:Directx教程(28) 简单的光照模型(7)        现实生活中的点光源都是随着距离衰减的,比如一个电灯泡在近处会照的很亮,远处光线就很弱.本节中我们在前面光公式的基础上,再给漫反射和 ...

  3. Directx教程(27) 简单的光照模型(6)

    原文:Directx教程(27) 简单的光照模型(6)      从myTutorialD3D11_15到myTutorialD3D11_19的工程中,我们都只有一个光源,光源的位置在LightCla ...

  4. Directx教程(26) 简单的光照模型(5)

    原文:Directx教程(26) 简单的光照模型(5)     在前面的工程中,我们都是在vs中实现顶点光照计算,然后再把顶点颜色传到ps中.本章中我们尝试fragment光照(或者说叫ps光照),在 ...

  5. Directx教程(25) 简单的光照模型(4)

    原文:Directx教程(25) 简单的光照模型(4)      在本篇日志中,我们尝试用不带衰减的点光源来计算漫反射颜色.     前面的三个工程,我们都用的是方向光源(directional li ...

  6. Directx教程(24) 简单的光照模型(3)

    原文:Directx教程(24) 简单的光照模型(3)      在工程myTutorialD3D11_17中,我们重新定义我们的cube顶点法向,每个三角形面的顶点法向都是和这个三角形的面法向是一致 ...

  7. Directx教程(23) 简单的光照模型(2)

    原文:Directx教程(23) 简单的光照模型(2)    在工程myTutorialD3D11_16中,我在文件light.vs中定义了一个材质光源属性常量缓冲. //const buffer最好 ...

  8. 【Visual C++】游戏开发五十六 浅墨DirectX教程二十三 打造游戏GUI界面(一)

    本系列文章由zhmxy555(毛星云)编写,转载请注明出处. 文章链接:http://blog.csdn.net/poem_qianmo/article/details/16384009 作者:毛星云 ...

  9. Playmaker全面实践教程之简单的使用Playmaker示例

    Playmaker全面实践教程之简单的使用Playmaker示例 简单的使用Playmaker示例 通过本章前面部分的学习,相信读者已经对Playmaker有了一个整体的认识和印象了.在本章的最后,我 ...

随机推荐

  1. 在ubuntu中安装phpstorm

    安装参考网址 https://blog.csdn.net/mrgong_/article/details/77200225 注意:不需要安装java相关 激活phpstorm 2018 参考网址:ht ...

  2. 关于ie11的浏览器检测

    我的电脑昨天更新的时候把ie11给更新出来了,然后发现我的skylineweb项目提示我的浏览器不是ie,这样显然是浏览器检测出现了问题.查找后找到了下面的解决方法.大家的电脑如果也更新成了ie11的 ...

  3. php四种文件加载语句

    https://mp.weixin.qq.com/s/Wsn4grDRxVIgMfu__E_oWQ 1.include 2.require 3.include_once 4.require_once ...

  4. SpringMVC配置顺序的问题

    1:web.xml:web应用一经加载,先来找他         1):指明applicationContext的位置         2):引入spring监听,ContextLoaderListe ...

  5. 从登录接口的响应结果里提取token

    token一般存在于2个地方:1. cookie, 2 ,某个接口的响应结果中 1. 我们接口的token存在于登录接口的响应结果中,如下图: token值 为红色标记的值,在登录接口里加以下2行代码 ...

  6. 详解Spring MVC 4常用的那些注解

    Spring从2.5版本开始在编程中引入注解,用户可以使用@RequestMapping, @RequestParam, @ModelAttribute等等这样类似的注解.到目前为止,Spring的版 ...

  7. Docker(四)安装Redis

    1.安装redis https://blog.csdn.net/qq_29917523/article/details/78019511 2.测试连接

  8. Docker(二)安装及常用命令

    1.安装 1.安装虚拟机VMWare 链接:https://pan.baidu.com/s/1Xl7ENUm2gapPOFs-iXHpRQ 提取码:eubm 2.下载centos,我下的是这个版本的 ...

  9. Leetcode165. Compare Version Numbers比较版本号

    比较两个版本号 version1 和 version2. 如果 version1 > version2 返回 1,如果 version1 < version2 返回 -1, 除此之外返回  ...

  10. 如何将本地项目上传到Git 版本库

    1.(先进入项目文件夹)通过命令 git init 把这个目录变成git可以管理的仓库 git init 2.把文件添加到版本库中,使用命令 git add .添加到暂存区里面去,不要忘记后面的小数点 ...