《清華大學DirectX游戲編程第6章(全20章)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《清華大學DirectX游戲編程第6章(全20章)（20頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級二級二級二級二級二級二級二級二級二級二級,第三級,第四級,第五級,*,第,6,章 光照,主要目標：,學習,Direct3D,提供的光源以及這些光源所發(fā)出的光的類型。,掌握定義光源的方法，以及光源如何作用于受光照影響的物體表面。,學習如何使用數(shù)學方法來描述三角形表面的方向，然后可以用于決定光線以哪種角度作用于三角形上。,2,6.1,光 的 組 成,在,Direct3D,的光照模型中，由光源發(fā)出的光主要有,3,種類型：,環(huán)境光,(Ambient Light),該類型的光將會被多個表面反射，常用于照亮整個場景。,散射光,(Diffuse Li

2、ght),該類型的光沿著特定方向傳播。,鏡面光,(,Specular,Light),該類型的光也沿著特定的方向傳播，當遇到物體表面時將沿著特定的方向進行反射，這樣在一定的角度上就可以看到一個高亮區(qū)域。,3,6.1,光 的 組 成,鏡面光比其他兩種類型的光需要更多的計算，因此，在,Direct3D,中提供關閉鏡面光的功能。實際上，在默認狀態(tài)下，鏡面光是關閉的，要使鏡面光起作用，需要設置,D3DRS_SPECULARENABLE,渲染狀態(tài)：,Device-SetRenderState(D3DRS_SPECULARENABLE, true);,每種類型的光都可以使用,D3DCOLORVALUE,結構

3、或,D3DXCOLOR,來描述光的顏色，例如：,D3DXCOLOR redAmbient(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);,D3DXCOLOR blueDiffuse(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f);,D3DXCOLOR whiteSpecular(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);,4,6.2,材 質,材質被定義為物體表面對光的反射百分比。在代碼中，材質使用,D3DMATERIAL9,結構來表示：,typedef,struct,_D3DMATERIAL9 ,D3DCOLORVALUE Diffuse, Ambient,Specular, Emis

4、sive;,float Power;, D3DMATERIAL9;,5,6.2,材 質,觀察下面的示例，假設想得到紅球。那么定義球的材質只能反射紅光，其他顏色的光應該被吸收：,D3DMATERIAL9 red;,:,ZeroMemory(&red,sizeof(red,);,red.Diffuse,= D3DXCOLOR(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); / red,red.Ambient,= D3DXCOLOR(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); / red,red.Specular,= D3DXCOLOR(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); /

5、red,red.Emissive,= D3DXCOLOR(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); / no emission,red.Power,= 5.0f;,自己手動去設置材質結構是件煩人的事情，因此在,d3dutility.h/cpp,中定義了以下的實用函數(shù)和全局材質：,參見教材,P97,6,6.2,材 質,IDirect3DDevice9:SetMaterial(CONST D3DMATERIAL9 *,pMaterial,),函數(shù)用于指定當前材質。,使用不同的材質來渲染物體的程序如下：,D3DMATERIAL9,blueMaterial,redMaterial,;,./ s

6、et up material structures,Device-,SetMaterial(&blueMaterial,);,drawSphere,(); / blue sphere,Device-,SetMaterial(&redMaterial,);,drawSphere,(); / red sphere,7,6.3,頂 點 法 線,平面法線是用于描述多邊形朝向的向量,(,見圖,6.1),。,頂點法線和平面法線類似，但是不同之處在于每一個多邊形只有一個平面法線，而多邊形的每個頂點都擁有一個頂點法線，如圖,6.2,所示。,8,6.3,頂 點 法 線,注意頂點法線不一定和平面法線相同。球或者圓

7、就是一個很好的例子，在這兩個物體上頂點法線和所在三角形的法線不相同,(,見圖,6.3),。,要使頂點可以描述法線，必須更改頂點結構：,struct,Vertex,float _x, _y, _z;,float _,nx, _,ny, _,nz,;,static const DWORD FVF;,const DWORD,Vertex:FVF,= D3DFVF_XYZ | D3DFVF_NORMAL;,9,6.3,頂 點 法 線,下面是一個,C,函數(shù)，用于通過三角形的三個頂點來計算平面法線：,void ComputeNormal(D3DXVECTOR3 *p0,D3DXVECTOR3 *p1,D3

8、DXVECTOR3 *p2,D3DXVECTOR3 *out),D3DXVECTOR3 u = *p1 - *p0;,D3DXVECTOR3 v = *p2 - *p0;,D3DXVec3Cross(out, ,D3DXVec3Normalize(out, out);,10,6.4,光 源,Direct3D,支持三類光源。,(1),點光源。光源處于世界空間中，并且向各個方向發(fā)射光線，如圖,6.4,所示。,(2),平行光。這種光源沒有固定的位置，但卻是在一個特定的方向上射出平行的光線，如圖,6.5,所示。,11,6.4,光 源,(3),聚光燈光源。該光源有點像手電筒，它有位置，光線沿著一個方向成

9、圓錐形散發(fā)。這個錐體的形狀通過用角度,(Theta),和,(phi),進行描述。,角用來描述內(nèi)部錐體的張角，,用來描述外部錐體的張角，如圖,6.6,所示。,12,6.4,光 源,在程序中光源通過,D3DLIGHT9,結構進行描述：,typedef,struct,_D3DLIGHT9 ,D3DLIGHTTYPE Type;,D3DCOLORVALUE Diffuse;,D3DCOLORVALUE,Specular,;,D3DCOLORVALUE Ambient;,D3DVECTOR Position;,D3DVECTOR Direction;,float Range;,float Falloff

10、;,float Attenuation0;,float Attenuation1;,float Attenuation2;,float Theta;,float Phi;, D3DLIGHT9;,13,6.4,光 源,在,d3dUtility.h/cpp,文件中添加下面的函數(shù)來初始化簡單光源：,namespace d3d,.,D3DLIGHT9 InitDirectionalLight(D3DXVECTOR3 *direction,D3DXCOLOR *color);,D3DLIGHT9 InitPointLight(D3DXVECTOR3 *position,D3DXCOLOR *color

11、);,D3DLIGHT9 InitSpotLight(D3DXVECTOR3 *position,D3DXVECTOR3 *direction,D3DXCOLOR *color);,14,6.4,光 源,初始化,D3DLIGHT9,對象之后，還需要在,Direct3D,管理的內(nèi)部光源列表中注冊該光源，程序如下：,Device-,SetLight,(,0, /,在光源列表中的元素,范圍是,0maxlights, / D3DLIGHT9,結構的地址,注冊完后，我們可以用下面的方法來開啟或關閉它：,Device-,LightEnable,(,0, /,要開關的元素,true); / true,表示打

12、開, false,表示關閉,15,6.5,示例：光照,本章的示例中創(chuàng)建了圖,6.7,中展示的場景，主要示范如何指定頂點法線、如何創(chuàng)建材質、如何創(chuàng)建和激活一個平行光源。,給場景加光照效果的步驟如下。,(1),激活光照模型。,(2),為每個物體創(chuàng)建材質，并且在渲染之前設置相應的材質。,(3),創(chuàng)建一個或者多個光源，設置光源并打開光源。,(4),打開其他的光照狀態(tài)，比如鏡面高光。,16,6.5,示例：光照,例如，所有的三角形都共享了頂點,(0,，,1,，,0),，然而對于每個三角形來說這個點的法線的方向都是不同的。代碼如下：,參見教材,P105,在該例子中，金字塔反射白光，自身不發(fā)光，同時帶有一些高

13、光。代碼如下：,參見教材,P106,接下去將創(chuàng)建并打開一個平行光源 。,17,6.5,示例：光照,代碼如下：,D3DLIGHT9 dir;,:,ZeroMemory(&dir,sizeof(dir,);,dir.Type,= D3DLIGHT_DIRECTIONAL;,dir.Diffuse,= d3d:WHITE;,dir.Specular,= d3d:WHITE * 0.3f;,dir.Ambient,= d3d:WHITE * 0.6f;,dir.Direction,= D3DXVECTOR3(1.0f, 0.0f, 0.0f);,Device-SetLight(0, ,Device-L

14、ightEnable(0, true);,最后，設置渲染狀態(tài)重新計算法線方向，并打開鏡面光：,Device-SetRenderState(D3DRS_NORMALIZENORMALS, true);,Device-SetRenderState(D3DRS_SPECULARENABLE, true);,/ .,省略了設置視圖和投影矩陣,return true;,18,6.6,其 他 例 子,圖,6.8,是平行光例子的屏幕截圖。,19,6.7,小 結,Direct3D,支持三種類型的光源模型,平行光源、點光源和聚光燈光源。光源發(fā)出三種類型的光,環(huán)境光、散射光和鏡面光。,材質定義光和物體表面之間的關系。,頂點法線用于定義頂點的方位。,Direct3D,根據(jù)頂點法線來決定光線照射到頂點的角度。在一些情況下，可以認為頂點法線和由頂點構成的三角形的平面法線相同，但是在需要模擬光滑表面的物體中這種方法并不常用。,20,