D3D-颜色与光照

Published: 24 Feb 2014 Category: 游戏研发

颜色

D3D中，颜色都是由红、绿、蓝三种颜色表示，并为了颜色定义了D3DCOLOR类型，D3DCOLOR是一个DWORD，由四部分构成，分别为Alpha和RGB，Alpha通道表示颜色的透明度。

可以通过D3DCOLOR_ARGB(a,r,g,b)生成一个D3DCOLOR颜色变量。

在定义顶点颜色的时候，根据FVF灵活顶点格式，我们只需要在定义顶点结构体格式时，定义颜色成员。

三角形的颜色由三角形的顶点颜色决定，而着色处理决定了如何通过定点的颜色决定三角形颜色。一般有两种着色模式，FLATSHADING和GOURAUNDSHADING。

FLAT_SHADING模式：三角形内部所有像素的颜色都一样，都由第一个顶点的颜色决定
GOURAUND_SHADING模式：根据三个点的颜色平滑。

设置着色模式的方法是使用SetRenderState，第一个参数设置为D3DRS_SHADEMODE

基本光照模型

D3D关照模型包括四种光照效果：环境光、漫反射光、镜面反射光和自发射光。

1.环境光

环境光模拟了场景中的全局辐射，没有位置和方向上的特征，只有一个颜色亮度，没有衰减，在所有方向和所有表面反射的环境光都是恒定不变的。

启用环境光的方法：pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_AMBIENT,0xff888888)，即设置了亮度为0xff888888的白色环境光。

2.漫反射光

这种颜色是接收到从光源发射的光之后产生的，它与光源有关，与光线的照射方向和物体表面法线向量都有关系，还与物体的材质属性有关系。

通过设置D3DRS_DIFFUSEMATERIALSOURCE来确定漫反射的处理方式，可以取下列值：

D3DMCS_MATERIAL：使用所定义的材质属性
D3DMCS_COLOR1：使用顶点颜色中的漫反射属性值（default）
D3DMCS_COLOR2：使用顶点颜色中的镜面反射属性值
D3DMCSFORCEDWORD：一般不用

3.镜面反射

可以通过pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_SPECULARENABLE,TRUE)开启镜面反射，一般不开启，因为计算量比较大。

4.自发射光

自发射光指物体自身发射出来的光线，可以影响对象的颜色，但不能照亮其他物体。

材质

物体的颜色由他的反射属性属性决定。之所以一个球是红色的，因为他对红色的光放射的最多。材质从本质上来说和顶点的颜色属性是一样的，但是在灵活顶点格式FVF中职能设置漫反射光和镜面反射光，而对于环境光和自发射光属性，必须通过材质属性设置。

材质的定义通过D3DMaterial9结构体


    ypedef struct D3DMATERIAL9 {
        D3DCOLORVALUE Diffuse;
        D3DCOLORVALUE Ambient;
        D3DCOLORVALUE Specular;
        D3DCOLORVALUE Emissive;
        float Power;
    } D3DMATERIAL9, *LPD3DMATERIAL9;

Diffuse－指定表面反射的漫反射光。 Ambient－指定表面反射的环境光。 Specular－指定表面反射的镜面光。 Emissive－表面本身自发光。 Power －镜面高光，它的值是高光的锐利值，该值越大表示高光强度与周围亮度相差越大。

注意，如果模型的顶点自己具有定点颜色属性，我们需要关闭定点颜色功能，这样使模型使用材质属性。

    //关闭顶点颜色属性
    g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_COLORVERTEX, FALSE );

也可以通过设置光照计算使用我们设置的材质：

    g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_DIFFUSEMATERIALSOURCE, D3DMCS_MATERIAL );
    g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_SPECULARMATERIALSOURCE, D3DMCS_MATERIAL );
    g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_AMBIENTMATERIALSOURCE, D3DMCS_MATERIAL );
    g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_EMISSIVEMATERIALSOURCE, D3DMCS_MATERIAL );

通过以上两种方法，使物体基于我们定义的材质显示颜色。

如何应用材质，在绘制一个物体前，使用pd3dDevice->SetMaterial(&p_material)设置材质，然后绘制物体时就会使用这种材质。

光源

在D3D中，光源表示对物体进行光照，物体根据自己的材质会产生相应的颜色。

一般对光源的处理步骤为：1.创建光源（即创建一个D3DLIGHT9结构体）。2.设置光源关闭或打开。3.绘制物体，这些物体会接受这些光源的照射而产生相应的颜色。

光源的信息包括位置、方向、强度等，内置3种光源类型：

点光源（Point Light）：有颜色和位置，没有方向，和电灯泡类似，随着距离延长而衰减。
方向光源（Directiongal Light）：就像太阳光一样，有方向、光强和颜色，没有光源位置，也不会衰减。
聚光灯（Spot Light）：类似现实生活中的探照灯或手电筒，有颜色、位置和方向。计算最为复杂。

第一步：定义D3DLIGHT9结构体，并设置光源并赋予其一个编号，表示渲染管道将加入该光源，D3D最多同时设置8个光源：


    typedef struct D3DLIGHT9 {
      D3DLIGHTTYPE  Type;//光源类型
      D3DCOLORVALUE Diffuse;//漫射光颜色
      D3DCOLORVALUE Specular;//镜面光颜色
      D3DCOLORVALUE Ambient;//环境光颜色
      D3DVECTOR     Position;//光源位置
      D3DVECTOR     Direction;//光照方向
      float         Range;//光能传播的最大范围
      float         Falloff;
      float         Attenuation0;
      float         Attenuation1;
      float         Attenuation2;
      float         Theta;
      float         Phi;
    } D3DLIGHT9, *LPD3DLIGHT;

    如：
    D3DLIGHT9 light_0;
    ZeroMemory( &light_0, sizeof(D3DLIGHT9) );
    light_0.Type = D3DLIGHT_DIRECTIONAL;
    light_0.Direction = D3DXVECTOR3( 0.5f, -0.5f, 0.5f );
    light_0.Diffuse.r = 1.0f;
    light_0.Diffuse.g = 1.0f;
    light_0.Diffuse.b = 1.0f;
    g_pd3dDevice->SetLight( 0, &light_0 );//设置光源0

第二步：打开光源。渲染是，默认所有的光源都是关闭的，不起作用，如果使用需要启用他。g_pd3dDevice->LightEnable( 0, TRUE );//启用0号光源 第三步：开始绘制图形。这样，所有绘制的物体都会被光照0所照射。