首页 > 【Direct3D研究院之PC网游开发】 > Direct3D研究院之光照、材质（七）
2012
08-25

Direct3D研究院之光照、材质（七）

谈到光照，涉及到的内容就包括光照模型和光源类型。

一、首先说一下光照模型。

由于现在的计算机的计算能力有限，无法真正实时实现现实中复杂的光照效果，所以在模拟现实光照时，我们不得不简化光照计算，经过对现实光照进行分类，最终抽象出4个光照模型，分别是：环境光、漫反射、镜面反射、自发光。

1、环境光

环境光就是场景中物体表面产生的反射光的统一光照，环境光没有位置和方向，并且值为常量。

在D3D中设置环境光的方式如下：

C#
1
2
3
 
pDevice->SetRenderState(D3DRS_AMBIENT, D3DCOLOR_XRGB(100, 100, 100));
 

2、漫反射

漫反射是自然界中最普遍的光照现象，它由光照方向以及顶点法向量计算得到，每个顶点的漫反射光颜色都要单独计算，所以漫反射计算比较耗时，但是这种牺牲时值得的，这能体现物体的三维深度。

3、镜面反射

顾名思义，就是发生在镜面上的光反射现象，这里的镜面就是光滑的物体表面，镜面反射的计算量比漫反射计算量还要大得多，所以在D3D中镜面反射是默认关闭的，设置它的开关状态的方法如下：

C#
1
2
3
 
pDevice->SetRenderState(D3DRS_SPECULARENABLE, TRUE);
 

4、自发光

自发光就是物体自己发出的光，这是通过对物体材质Emissive属性设置来实现的，自发光不会影响到其他物体。

二、光源

光源类型包括：方向光、点光源、聚光灯。

这些光源类型被定义在枚举类型D3DLIGHTTYPE中，定义如下：

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
 
Typedef enum _D3DLIGHTTYPE
{
D3DLIGHT_POINT=1,//点光源
D3DLIGHT_SPOT=2,//聚光灯
D3DLIGHT_DIRECTIONAL=3,//方向光
D3DLIGHT_FORCE_DWORD=0x7fffffff
} D3DLIGHTTYPE;
 

1、点光源

点光源具有颜色与位置属性，没有方向。光照强度会随着距光源中心的距离变大衰减。在具体应用中，可以利用点光源来模拟电灯或精灵。在D3D中设置点光源的方式如下：

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
 
D3DLIGHT9 light;
ZeroMemory(&light, sizeof(light));
light.Type = D3DLIGHT_POINT;
light.Position = D3DXVECTOR3(1, 1, 1);
light.Range = 10.0f;
light.Diffuse.r = 1.0f;
light.Diffuse.g = 1.0f;
light.Diffuse.b = 1.0f;
light.Attenuation0 = 1.0f;//恒定变化
pDevice->SetLight(0, &light);
 

2、聚光灯

聚光灯具有颜色、方向和位置。聚光灯由内锥与外锥组成，光照强度由内锥到外锥逐渐衰减。在应用中可以模拟探照灯。由于聚光灯计算量比较大，所以尽量少使用。D3D中设置光源方式如下：

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
 
D3DLIGHT9 light;
ZeroMemory(&light, sizeof(light));
light.Type = D3DLIGHT_SPOT;
light.Position = D3DXVECTOR3(0, 0, 0);
light.Direction = D3DXVECTOR3(1, 1, 1);
light.Range = 100.0f;
light.Diffuse.r = light.Ambient.r = 0.5f;
light.Diffuse.g = light.Ambient.g = 0.5f;
 
light.Diffuse.b = light.Ambient.b = 0.5f;
light.Phi = D3DX_PI / 4.0;
light.Theta = D3DX_PI / 8.0f;
light.Falloff = 1.0f;
pDevice->SetLight(1, &light);
 

3、方向光

方向光具有颜色、方向属性，没有位置。方向光不存在范围，所以，计算量在所以光源中最小。在应用中可以模拟太阳光。在D3D中设置光源的方式如下：

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
 
D3DLIGHT9 light;
ZeroMemory(&light, sizeof(light));
light.Type = D3DLIGHT_DIRECTIONAL;
light.Diffuse.r = 1.0f;
light.Diffuse.g = 1.0f;
light.Diffuse.b = 1.0f;
D3DXVECTOR3 dir;
Dir = D3DXVECTOR3(-1, -1, -1);
D3DXVec3Normalize((D3DXVECTOR3*)&light.Direction, &dir);
pDevice->SetLight(2, &light);
 

 这些就是光照的内容，下面来说一下材质。

        在光照的计算中，光照和材质是必需的，缺一不可。那什么是材质呢？

材质就是物体的质地，在D3D中的就是物体对光的吸收与反射特性。

在D3D中结构体D3DMATERIAL9表示材质信息，其定义如下：

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
 
Typedef struct D3DMATERIAL9
{
D3DCOLORVALUE Diffuse;
D3DCOLORVALUE Ambient;
D3DCOLORVALUE Specular;
D3DCOLORVALUE Emissive;
Float Power;
} D3DMATERIAL9, *LPD3DMATERIAL9;
 

 

其中的成员变量Diffuse、Ambient、Specular分别表示物体表面的漫反射光、环境光、镜面反射光的反射系数，Emissive表示物体的自身发光度，Power表示镜面反射指数。

如果用Id、Ia、Is、Ie分别表示漫反射光、环境光、镜面反射光和自发光的亮度，那么物体顶点最终的颜色亮度为：

It = Id + Ia + Is + Ie;

C#
1
2
3
 
HRESULT SetMaterial(CONST D3DMATERIAL *pMatrial);
 

函数用来设置当前材质。

下面举例来说明物体材质的设置：

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
 
D3DMATERIAL9 mtl;
ZeroMemory(&mtl, sizeof(mtl));
//漫反射光
mtl.Diffuse.r = 0.5f;
mtl.Diffuse.g = 0.5f;
mtl.Diffuse.b = 0.5f;
mtl.Diffuse.a = 1.0f;
//环境光
mtl.Ambient.r = 0.2f;
mtl.Ambient.g = 0.4f;
mtl.Ambient.b = 0.8f;
mtl.Ambient.a = 1.0f;
//镜面反射光
mtl.Specular.r = 1.0f;
mtl.Specular.g = 1.0f;
mtl.Specular.b = 1.0f;
mtl.Specular.a = 1.0f;
mtl.Power = 25.0f;
//自发光
mtl.Emissive.r = 0.3f;
mtl.Emissive.g = 1.0f;
mtl.Emissive.b = 0.6f;
mtl.Emissive.a = 1.0f;
gDevice->SetMaterial(&mtl);
gDevice->SetRenderState(D3DRS_SPECULARENABLE, TRUE);
 

 

好，这一讲就到这里，回头看一下，离上次更新已经快一个世纪了（汗颜，不过确实最近忙得要死），不过同样还是希望大家，编程愉快。ZXGoto与大家一起学习进步。

下面的例子是在上一篇中的太阳系项目基础上改的，运行效果如图：

Direct3D研究院之光照、材质（七） - 雨松MOMO程序研究院 - 1

源码下载地址：https://skydrive.live.com/redir?resid=7BABF310621296C8!422&authkey=!ABzYQT7jeobhRZw

最后编辑：
作者：ZXGoto
这个作者貌似有点懒，什么都没有留下。
站内专栏
捐 赠如果您愿意花20块钱请我喝一杯咖啡的话，请用手机扫描二维码即可通过支付宝直接向我捐款哦。

您可能还会对这些文章感兴趣！

《Direct3D研究院之光照、材质（七）》有 3 条评论

  1. 酷_莫名简单 说：
    2012 年 9 月 18 日上午 11:31

    晓哥多注意下身体，小伙子，你要考虑下一代！哈哈…

    回复
  3. 黄金项链吊坠 说：
    2012 年 8 月 29 日上午 11:45

    路过,希望博客也回访

    回复

留下一个回复

你的email不会被公开。