6-9.添加HLSL鏡面高光

問題

你想要用你的自定義HLSL效果添加鏡面高光到你的3D場景。鏡面高光是光源反射產生的高亮區域，如6-11.

方案

??????? 下面的討論將幫助你決定那個像素將有鏡面光部分。

??? 6-11左邊顯示一個光的傳播，L是一條從光源命中三角形像素的向量。同樣，眼的向量是從相機朝像素方向。如果L的反射線幾乎和E一樣，像素應該有鏡面光部分。

你可以用鏡像方法通過該像素的法線來找到L的反射線。如果它們間的夾角很小這個鏡像了的方向幾乎和眼的方向一樣。你可以通過求它們的點積來檢查這兩個向量間的夾角。

??? 如果夾角是0，意味著兩個方向一樣且你應該添加鏡面部分到光照，點積就是1。如果兩個方向不同，點積會比1小。

注意 兩個向量A和B間的點積只不過是（A長度）×（B長度）×（cos（它們間的夾角））。如果A和B都單位化，點積就只是（cos（它們間的夾角））。如果AB間夾角是0，點積就是1.如果兩個向量互相垂直，夾角是90度，點積就是0。就像6-11右上方顯示的。如果兩個向量相反，夾角180度，點積是－1.

當所有光向量和眼向量的夾角少于90度時這個點積將被轉成正的，如6-11的右上。你不能馬上把這個值用作鏡面高光，因為這將添加一個鏡面光部分到所有不超過眼向量90度的反射向量。你想要縮小反射向量在10度或以下。

你可以通過給點積的結果一個高次方來得出。求這個點積的12次方，例如，將只為偏移10度之內的向量產生一個大于0的值，如6-11右下部顯示。

這將使每個像素結果在單精度值，表明在該像素的鏡面部分的強度。

運作

一直以來，你將想要能夠設置世界，視圖和投影矩陣來變換你的3D位置到2D屏幕坐標。因為這節是為點光源而寫，你需要能夠修改它的位置。要計算眼向量，你需要知道相機的位置。你應該能設置鏡面次方數來控制鏡面高光的大小。因為光照的總量可能大于1，你應該能夠縮小光強度來避免過度飽和。

注意 在許多情況，你將想要縮小光源的強度。要擁有多個光時要這么做，否則引起大多數像素融進光里，浪費了照明效果。

float4x4 xWorld;

float4x4 xView;

float4x4 xProjection;

float3 xLightPosition;

float3 xCameraPos;

float xAmbient;

float xSpecularPower;

float xLightStrength;

?

struct SLVertexToPixel

{

???? float4 Position????????? : POSITION;

???? float3 Normal?????????? : TEXCOORD0;

???? float3 LightDirection : TEXCOORD1;

???? float3 EyeDirection?????? : TEXCOORD2;

};

struct SLPixelToFrame

{

???? float4 Color ??????????? : COLOR0;

};

這個頂點著色器也將計算EyeDirection并使它對所有像素用插值替換。像素著色器仍然只需要輸出每個像素的顏色。

頂點著色器

頂點著色器和上一節沒啥區別。唯一新增的是計算了眼向量。通過從目標減去原點得出從一個點到另一個點的向量。

SLVertexToPixel SLVertexShader(float4 inPos: POSITION0, float3 inNormal: NORMAL0)

{

??? SLVertexToPixel Output = (SLVertexToPixel)0;

??? float4x4 preViewProjection = mul(xView, xProjection);

??? float4x4 preWorldViewProjection = mul(xWorld, preViewProjection);

??? Output.Position = mul(inPos, preWorldViewProjection);?

??? float3 final3DPos = mul(inPos, xWorld);

??? Output.LightDirection = final3DPos - xLightPosition;

??? Output.EyeDirection = final3DPos - xCameraPos;

??? float3x3 rotMatrix = (float3x3)xWorld;

??? float3 rotNormal = mul(inNormal, rotMatrix);

??? Output.Normal = rotNormal;

??? return Output;

}

像素著色器

像素著色器更有趣。基色固定是藍色，因此你不必浪費心思在這。一個很好的做法是，你單位化每個你在像素著色器接收到的方向，因為它的長度可能不是1.

和以前一樣，你計算通用光照。把它和xLightStrength相乘來縮小它一點。

SLPixelToFrame SLPixelShader(SLVertexToPixel PSIn) : COLOR0

{

??? SLPixelToFrame Output = (SLPixelToFrame)0;

??? float4 baseColor = float4(0,0,1,1);?

??? float3 normal = normalize(PSIn.Normal);?

??? float3 lightDirection = normalize(PSIn.LightDirection);???

??? float shading = dot(normal, -lightDirection);

??? shading *= xLightStrength;

??? float3 reflection = -reflect(lightDirection, normal);

??? float3 eyeDirection = normalize(PSIn.EyeDirection);

??? float specular = dot(reflection, eyeDirection);

??? specular = pow(specular, xSpecularPower);?

??? specular *= xLightStrength;

??? Output.Color = baseColor*(shading+xAmbient)+specular;???????????

??? return Output;

}

接著，你用反射原理通過法線鏡像化光方向。因為光方向照向像素，它的反射線將向著眼。這和眼向量相反，所以你反轉它。

鏡面值通過眼向量和反轉的反射光方向間的點積得出。使這個值有高的次方確保只為當那些兩個向量差異小于10度左右的像素該值才顯著的大于0。再有，這個值是和xLightStrength值相乘。

最后，環境光，著色值，鏡面高光部分組合得出最終像素顏色。

注意 鏡面部分添加白色到最終色。如果你的光有不同顏色，你應該用你的光的顏色乘以鏡面值。

轉載于:https://www.cnblogs.com/XNAconglele/archive/2009/09/26/1574319.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的6-9.添加HLSL镜面高光的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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