一步步学shader系列(1):环境光照（Ambient light）

环境光照（Ambient light）

OK，我们终于到了最后一步，实现shader！不坏吧？首先，什么是“Ambient light” ？ 环境光是场景中的基本光源。如果你进入一个漆黑的屋子，环境光通常是零，但走到外面时，总是有光能让你看到。环境光没有方向（译者：所以也将其称为“全局光照模型”），在这里应确保对象不会自己发光，它有一个基本的颜色。环境光的公式是：

I = Aintensity* AmbientColor

其中I是光的实际颜色， Aintensity是光的强度（通常在0.0和1.0之间），AmbientColor 环境光的颜色，这个颜色可以是固定值，参数或纹理。好吧，现在开始实现Shader。首先，我们需要一个矩阵表示世界矩阵和光照颜色值，还有光照强度：

float4x4 matViewProjection;
float4   ambientMtl;
float    Aintensity;

在shader顶端声明这个矩阵（作为全局变量）然后，我们需要知道vertex shader向pixel shader传递了哪些值。这可以通过建立一个结构（可以命名为任何值）实现：

struct VS_OUTPUT 
{
   float4 Position : POSITION0;
   float4 Color    : COLOR0;
};

我们创建了一个名为OUT的结构，其中包含一个float4类型的名叫Pos的变量。“：”后面的POSITION告诉GPU在哪个寄存器（register）放置这个值？嗯，什么是寄存器？寄存器是GPU中保存数据的一个容器。GPU使用不同的寄存器保存位置，法线，纹理坐标等数据，当定义一个shader传递到pixel shader的变量时，我们必须决定在GPU的何处保存这个值。 看一下vertex shader,我们在pixel shader中进行环境光的算法：

float4x4 matViewProjection;
float4   ambientMtl;
float    Aintensity;

struct VS_INPUT 
{
   float4 Position : POSITION0;
};

struct VS_OUTPUT 
{
   float4 Position : POSITION0;
   float4 Color    : COLOR0;
};

VS_OUTPUT vs_main( VS_INPUT Input )
{
   VS_OUTPUT Output;

   Output.Position = mul( Input.Position, matViewProjection );
   Output.Color    = Aintensity * ambientMtl;
   return( Output );
   
}

我们创建了一个VS_OUTPUT 类型的函数，它的参数是VS_INPUT 类型的Pos：POSITION。这是模型文件/应用程序/游戏中定义的顶点位置。然后，我们建立一个名叫output的VS_OUTPUT结构实例。这个结构必须被填充并从函数返回，以便后继过程处理。输入参数中的Pos不参与后继过程的处理，但需要乘以worldviewprojection矩阵使之以正确放置在屏幕上。现在开始处理pixel shaders,VS的输入即PS的输出，PS的输出只有一个颜色值:

 

struct PS_INPUT
{
   float4 Position : POSITION0;
   float4 Color    : COLOR0;
};

float4 ps_main(PS_INPUT input) : COLOR0
{   
   return input.Color;
   
}

这里我们使用上面的公式计算目前像素的颜色。Ai是环境光强度，Ac是环境光颜色。最后，我们必须定义technique并将pixel shader和vertex shader函数绑定到technique上：

technique AmbientLight{    pass P0    {        VertexShader = compile vs_1_1 VertexShader();        PixelShader = compile ps_1_1 PixelShader();    }}