Direct3D 10教程6：光照

概览

在前面的教程中，因为所有物体都是以相同的方式被光照亮，因此还不够真实。本教程将介绍简单的光照概念以及如何施加光照，这个技术将使用Lambert光照模型。

这个教程的会在前一个示例的基础上包含一个光源，光源链接在轨道运行的立方体上，光照的效果可以在中央立方体表面上看到。

源代码

(SDK root)\Samples\C++\Direct3D10\Tutorials\Tutorial06

光照

在本教程中将介绍最简单的光照类型：Lambert光照。Lambert光照具有相同的光照强度而不考虑离开光源的距离。当光照射到表面时，反射光的强度根据光在表面上的入射角大小进行计算。当光线垂直射向表面，反射回所有光照，具有最大的光强。当入射角变大时，光的强度也会减弱。

要计算表面的光照强度，必须计算光照方向和表面法线之间的夹角。法线定义为垂直于平面的一个矢量，角度的计算只需使用一个简单的点乘即可，返回的结果是光照方向矢量在法线上的投影长度。入射角越大，投影长度越短，这样，我们就有一个正确的方法调整漫反射光照。

本教程使用的光源接近于单向光，表示光源的矢量决定了光线的方向。因为这是一个近似，所以物体的位置无关紧要，我们认为光照方向都是一样的。这种光源的一个例子就是太阳，在一个场景中，太阳光总是被认为是同一方向的。

另一种类型的光源是点光源，从光源中心发出光线；还有一种是聚光灯，它发出的光线具有方向性但又不是均匀照射所有物体。

初始化光照

在本教程中，我们使用两个光源。一个静止放置在立方体的上后方，另一个绕着它旋转。

因为光照是由shader进行计算的，所以必须首先声明变量然后将它们与technique绑定。在本例中，我们只需光照方向和颜色值。第一个光源为灰色不移动，第二个是一个沿轨道绕行的红色光源。

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// Setup our lighting parameters

D3DXVECTOR4 vLightDirs[2] =

{

    D3DXVECTOR4( -0.577f, 0.577f, -0.577f, 1.0f ),

    D3DXVECTOR4( 0.0f, 0.0f, -1.0f, 1.0f ),

};

D3DXVECTOR4 vLightColors[2] =

{

    D3DXVECTOR4( 0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.0f ),

    D3DXVECTOR4( 0.5f, 0.0f, 0.0f, 0.0f )

};

第二个光源还像上一个教程中的立方体那样旋转，施加的矩阵会改变光照方向，让光照总是朝向中心。注意，D3DXVec3Transform方法用来在矢量上乘以矩阵。在前面的教程中，我们只是将变换矩阵乘进世界矩阵中，然后传递到shader用于变换；但本例中基于简化的考虑，我们在CPU中对光源进行世界变换。

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//rotate the second light around the origin

D3DXMATRIX mRotate;

D3DXVECTOR4 vOutDir;

D3DXMatrixRotationY( &mRotate, -2.0f*t );

D3DXVec3Transform( &vLightDirs[1], (D3DXVECTOR3*)&vLightDirs[1], &mRotate );

光照方向和颜色都传递到shader中，对应的变量被调用并设置，参数被传递。

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//

// Update lighting variables

//

g_pLightDirVariable->SetFloatVectorArray( (float*)vLightDirs, 0, 2 );

g_pLightColorVariable->SetFloatVectorArray( (float*)vLightColors, 0, 2 );

在像素着色器中绘制光照

设置了所有数据我们就可以计算每一个像素的lambert光照因子了，使用的是上面提到过的点乘规则。

有了点乘结果后，就可以将这个结果乘以光照颜色计算光照的影响了。这个值被传递到saturate方法，这个方法将结果限定在[0, 1]区间。最后，两个光源的效果会相加获得最终的像素颜色。

物体表面材质并没有考虑在光照计算中，表面的最终颜色只包含光照颜色。

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// Pixel Shader

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float4 PS( PS_INPUT input) : SV_Target

{

    float4 finalColor = 0;

    //do NdotL lighting for 2 lights

    for(inti=0; i<2; i++)

    {

        finalColor += saturate( dot( (float3)vLightDir[i],input.Norm) * vLightColor[i] );

    }

    returnfinalColor;

}

经过像素着色器的处理，像素的颜色就被光照调制，你可以在中央立方体表面看到光照效果。因为本例中同一表面的法线方向相同，所以同一表面的光照强度相同。漫反射（Diffuse）光照是一个非常简单容易的光照模型，你可以使用更复杂的光照模型实现更加真实的效果。