DirectX 10 学习笔记5：漫射光

这一节在渲染中加入了光照影响。由于引入了光照，所以所以框架会继续扩展，要加入一个光照类。目前的框架大概可以粗略画成这样：





另外光照的渲染与多边形以及顶点的法线方向关系密切，所以顶点格式也要发生变化：添加一个法线向量。这样调用shader的类中顶点layout、模型类中顶点各成员的赋值也要随之修改。

加入光照后的shader：

加入光照后，shader中的顶点结构改变，增加了法向量，vertex shader和pixel shader的代码都要发生变化，此外光的属性（方向、颜色）是在LightClass对象中设定的，在shader渲染的时候需要知道这两个属性，所以要在shader中添加两个对应的全局变量，technique保持不变：

[code] [code]////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Filename: light.fx

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

/////////////

// GLOBALS //

/////////////

matrix worldMatrix;

matrix viewMatrix;

matrix projectionMatrix;

Texture2D shaderTexture;

float4 diffuseColor;

float3 lightDirection;

///////////////////

// SAMPLE STATES //

///////////////////

SamplerState SampleType

{

Filter = MIN_MAG_MIP_LINEAR;

AddressU = Wrap;

AddressV = Wrap;

};

//////////////

// TYPEDEFS //

//////////////

struct VertexInputType

{

float4 position : POSITION;

float2 tex : TEXCOORD0;

float3 normal : NORMAL;

};

struct PixelInputType

{

float4 position : SV_POSITION;

float2 tex : TEXCOORD0;

float3 normal : NORMAL;

};

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Vertex Shader

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

PixelInputType LightVertexShader(VertexInputType input)

{

PixelInputType output;

// Change the position vector to be 4 units for proper matrix calculations.

input.position.w = 1.0f;

// Calculate the position of the vertex against the world, view, and projection matrices.

output.position = mul(input.position, worldMatrix);

output.position = mul(output.position, viewMatrix);

output.position = mul(output.position, projectionMatrix);

// Store the texture coordinates for the pixel shader.

output.tex = input.tex;

// Calculate the normal vector against the world matrix only.

output.normal = mul(input.normal, (float3x3)worldMatrix);

// Normalize the normal vector.

output.normal = normalize(output.normal);

return output;

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Pixel Shader

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

float4 LightPixelShader(PixelInputType input) : SV_Target

{

float4 textureColor;

float3 lightDir;

float lightIntensity;

float4 color;

// Sample the pixel color from the texture using the sampler at this texture coordinate location.

textureColor = shaderTexture.Sample(SampleType, input.tex);

// Invert the light direction for calculations.

lightDir = -lightDirection;

// Calculate the amount of light on this pixel.

lightIntensity = saturate(dot(input.normal, lightDir));

// Determine the final amount of diffuse color based on the diffuse color combined with the light intensity.

color = saturate(diffuseColor * lightIntensity);

// Multiply the texture pixel and the final diffuse color to get the final pixel color result.

color = color * textureColor;

return color;

}

[/code]
[/code]

[code]ID3D10EffectVectorVariable* m_lightDirectionPtr;

ID3D10EffectVectorVariable* m_diffuseColorPtr;

[/code]
[/code]

[code]polygonLayout[2].SemanticName = "NORMAL";

polygonLayout[2].SemanticIndex = 0;

polygonLayout[2].Format = DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT;

polygonLayout[2].InputSlot = 0;

polygonLayout[2].AlignedByteOffset = D3D10_APPEND_ALIGNED_ELEMENT;

polygonLayout[2].InputSlotClass = D3D10_INPUT_PER_VERTEX_DATA;

polygonLayout[2].InstanceDataStepRate = 0;

[/code]
[/code]

此外在初始化的时候还需要获得shader中分别代表光的颜色和方向的全局变量的指针：

[code]
[code]m_lightDirectionPtr = m_effect->GetVariableByName("lightDirection")->AsVector();

m_diffuseColorPtr = m_effect->GetVariableByName("diffuseColor")->AsVector();

[/code]
[/code]

同样，SetShaderParameters函数也要考虑这两个新加入的变量，该函数又增加了两个参数，以及相应的set代码：

[code]
[code]void LightShaderClass::SetShaderParameters(D3DXMATRIX worldMatrix, D3DXMATRIX viewMatrix, D3DXMATRIX projectionMatrix,

ID3D10ShaderResourceView* texture, D3DXVECTOR3 lightDirection, D3DXVECTOR4 diffuseColor)

{

// Set the world matrix variable inside the shader.

m_worldMatrixPtr->SetMatrix((float*)&worldMatrix);

// Set the view matrix variable inside the shader.

m_viewMatrixPtr->SetMatrix((float*)&viewMatrix);

// Set the projection matrix variable inside the shader.

m_projectionMatrixPtr->SetMatrix((float*)&projectionMatrix);

// Bind the texture.

m_texturePtr->SetResource(texture);

// Set the direction of the light inside the shader.

m_lightDirectionPtr->SetFloatVector((float*)&lightDirection);

// Set the diffuse color of the light inside the shader.

m_diffuseColorPtr->SetFloatVector((float*)&diffuseColor);

return;

}

[/code]
[/code]

ModelClass的变化：

顶点格式：

[code]
[code]struct VertexType

{

D3DXVECTOR3 position;

D3DXVECTOR2 texture;

D3DXVECTOR3 normal;

};

[/code]
[/code]

设置vertex array现在也要考虑到法向量：

[code]
[code]// Load the vertex array with data.

vertices[0].position = D3DXVECTOR3(-1.0f, -1.0f, 0.0f);  // Bottom left.

vertices[0].texture = D3DXVECTOR2(0.0f, 1.0f);

vertices[0].normal = D3DXVECTOR3(0.0f, 0.0f, -1.0f);

vertices[1].position = D3DXVECTOR3(0.0f, 1.0f, 0.0f);  // Top middle.

vertices[1].texture = D3DXVECTOR2(0.5f, 0.0f);

vertices[1].normal = D3DXVECTOR3(0.0f, 0.0f, -1.0f);

vertices[2].position = D3DXVECTOR3(1.0f, -1.0f, 0.0f);  // Bottom right.

vertices[2].texture = D3DXVECTOR2(1.0f, 1.0f);

vertices[2].normal = D3DXVECTOR3(0.0f, 0.0f, -1.0f);

[/code]
[/code]

新增加的光照类：

目前只考虑光照的颜色和方向，所以这个类比较简单：

[code]
[code]////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Filename: lightclass.h

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#ifndef _LIGHTCLASS_H_

#define _LIGHTCLASS_H_

//////////////

// INCLUDES //

//////////////

#include <d3dx10math.h>

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Class name: LightClass

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

class LightClass

{

public:

LightClass();

LightClass(const LightClass&);

~LightClass();

void SetDiffuseColor(float, float, float, float);

void SetDirection(float, float, float);

D3DXVECTOR4 GetDiffuseColor();

D3DXVECTOR3 GetDirection();

private:

D3DXVECTOR4 m_diffuseColor;

D3DXVECTOR3 m_direction;

};

#endif

[/code]
实现：[/code]

[code]
[code]////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Filename: lightclass.cpp

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include "lightclass.h"

LightClass::LightClass()

{

}

LightClass::LightClass(const LightClass& other)

{

}

LightClass::~LightClass()

{

}

void LightClass::SetDiffuseColor(float red, float green, float blue, float alpha)

{

m_diffuseColor = D3DXVECTOR4(red, green, blue, alpha);

return;

}

void LightClass::SetDirection(float x, float y, float z)

{

m_direction = D3DXVECTOR3(x, y, z);

return;

}

D3DXVECTOR4 LightClass::GetDiffuseColor()

{

return m_diffuseColor;

}

D3DXVECTOR3 LightClass::GetDirection()

{

return m_direction;

}

[/code]
[/code]

视图类的变化：

在视图类中添加了LightClass指针成员，用于设置光照：

[code]
[code]LightClass* m_Light;

[/code]
[/code]

在InitializeShader中创建光照对象，并设置颜色和照明方向：

[code]
[code]// Create the light object.

m_Light = new LightClass;

if(!m_Light)

{

return false;

}

// Initialize the light object.

m_Light->SetDiffuseColor(1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f);

m_Light->SetDirection(0.0f, 0.0f, 1.0f);

[/code]
[/code]

最后，OnPaint函数中调用LightShaderClass的Render函数进行绘制：

[code]
[code]m_LightShader->Render(m_device, pmesh->GetIndexCount(), worldMatrix, viewMatrix, projectionMatrix, pmesh->GetTexture(),

m_Light->GetDirection(), m_Light->GetDiffuseColor());

[/code]
[/code]