DX灯光与材质

来源：互联网发布：流程图软件visio2016 编辑：程序博客网时间：2024/04/28 22:24

因为灯光与材质经常在一起使用，所以一起讲。

一基本概念

在前面的例程中，通过对顶点颜色进行插值来获取实体表面的颜色，这种简化的计算模型无法如实地反映真实世界。在自然界中，我们所看到的一切都是由光线产生的：光由光源出发，沿直线传播；当光线遇到物体时，一部分被吸收，剩余的被反射，该过程反复进行，直至光线能量耗尽，或者被人眼接收从而产生视觉。
在Direct3D中，用灯光和材质来模拟这个过程。灯光用于照亮实体，可分为环境光（Ambient Light）和直射光（Direct Light）：前者均匀充满整个场景，为所有实体提供一个恒定的照明，没有方向性；后者一般由光源产生，具有方向性。材质则定义了实体表面对光线的反射属性。
Direct3D用结构D3DCOLORVALUE描述直射光和材质的颜色，它有4个浮点分量，分别代表红、绿、蓝、Alpha混合，正常取值范围0.0-1.0。其中Alpha混合用来产生透明效果，仅用于材质：0.0表示完全透明；1.0为不透明。
环境光颜色用一个4字节的整数D3DCOLOR描述，每个字节依次代表红、绿、蓝、Alpha混合，取值范围0-255，可以借助宏D3DCOLOR_RGBA来简化计算。和直射光一样，环境光也不使用Alpha混合。
虽然灯光和材质都有颜色，但其含义并不相同。灯光的颜色定义了光线中三原色的“数量”，红=绿=蓝=1.0为白光，都取0.0表示没有光。材质的颜色代表了在光线发生反射时，三原色被反射的“数量”，红=绿=蓝=Alpha=1.0表示所有光线都被反射，也就是说，材质看上去为白色，而红=绿=0.0，蓝=Alpha=1.0则表示只有蓝光被反射，即材质为蓝色。

二灯光

1 光照计算模型

环境光（Ambient Light）：没有方向和光源，但有强度和颜色，且充满整个场景。开启方法：g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_AMBIENT, 0x00202020 );

漫反射（Diffuse Light）：漫反射是分散的，但又方向

镜面反射（Specular Light ）：它是相对于漫射光来说的，它根本不会分散，你可以用它在对象上创建高亮

2 光的类型

点光源：电光源的一个很好的例子就是灯泡，它没有方向（因为向全部方向发出），但是有颜色、范围和衰减

平行光：直射光具有颜色，没有位置。举个例子应该是太阳，场景里的所有对象都会从同样的方向接收到同样的光，直射光也没有范围和衰减。

聚和光：手电筒是聚光灯的好例子，它具有位置、方向、范围、发光内径和发光外径属性，光照强度还会随距离而衰减

注意：光照计算模型和光的类型是不同的两个概念

3 设置灯光

typedef struct _D3DLIGHT9 {
D3DLIGHTTYPE Type; //类型：只能是点光源、平行光或聚光灯 
D3DCOLORVALUE Diffuse; //灯光的漫反射颜色 
D3DCOLORVALUE Specular; //灯光的镜面反射颜色 
D3DCOLORVALUE Ambient; //灯光的环境光颜色 
D3DVECTOR Position; //光源在世界坐标系的位置 
D3DVECTOR Direction; //灯光的方向，建议使用单位矢量 
float Range; //灯光的作用范围 
float Falloff; //聚光灯内核到外核的衰减系数，通常取1.0，表示均匀过渡 
float Attenuation0; //距离衰减系数之一：通常取0.0 
float Attenuation1; //距离衰减系数之二：通常取一个大于0的常数 
float Attenuation2; //距离衰减系数之三：通常取0.0 
float Theta; //聚光灯的内核大小 
float Phi; //聚光灯的外核大小 
} D3DLIGHT9;

例：

    D3DXVECTOR3 vecDir;
    D3DLIGHT9 light;
    ZeroMemory( &light, sizeof(D3DLIGHT9) );
    light.Type       = D3DLIGHT_DIRECTIONAL;
    light.Diffuse.r  = 1.0f;
    light.Diffuse.g  = 1.0f;
    light.Diffuse.b  = 1.0f;
    vecDir = D3DXVECTOR3(cosf(timeGetTime()/350.0f),
                         1.0f,
                         sinf(timeGetTime()/350.0f) );
    D3DXVec3Normalize( (D3DXVECTOR3*)&light.Direction, &vecDir );
    light.Range       = 1000.0f;
    g_pd3dDevice->SetLight( 0, &light );
    g_pd3dDevice->LightEnable( 0, TRUE );

三材质

前面已经提过，材质用于描述实体的反光性能，Direct3D使用结构D3DMATERIAL9保存材质，它有如下成员：
typedef struct _D3DMATERIAL9 {
D3DCOLORVALUE Diffuse; //材质的漫反射颜色
D3DCOLORVALUE Ambient; //材质的环境光颜色
D3DCOLORVALUE Specular; //材质的镜面反射颜色
D3DCOLORVALUE Emissive; //材质的发射颜色
float Power; //材质的镜面反射强度
} D3DMATERIAL9;
漫反射颜色定义了材质对灯光中漫反射分量的反射性能，环境光颜色定义了材质对环境光照的反射性能，这二者结合在一起，决定了实体的外观颜色。在编程中，它们通常取相同的值。

例：

    D3DMATERIAL9 mtrl;
    ZeroMemory( &mtrl, sizeof(D3DMATERIAL9) );
    mtrl.Diffuse.r = mtrl.Ambient.r = 1.0f;
    mtrl.Diffuse.g = mtrl.Ambient.g = 1.0f;
    mtrl.Diffuse.b = mtrl.Ambient.b = 0.0f;
    mtrl.Diffuse.a = mtrl.Ambient.a = 1.0f;
    g_pd3dDevice->SetMaterial( &mtrl );

上面表示RG两种颜色会被完全反射出去。