以文本方式查看主题 - 中文XML论坛 - 专业的XML技术讨论区 (http://bbs.xml.org.cn/index.asp) -- 『 C/C++编程思想 』 (http://bbs.xml.org.cn/list.asp?boardid=61) ---- 高级纹理映射技术(1) (http://bbs.xml.org.cn/dispbbs.asp?boardid=61&rootid=&id=69998) |
-- 作者:卷积内核 -- 发布时间:12/2/2008 10:10:00 AM -- 高级纹理映射技术(1) 纹理映射在三维图形程序设计中具有非常重要的作用,三维场景中的许多特殊效果都是通过纹理映射来实现的。例如通过纹理映射模拟复杂的光照效果,物体表面对周围环境的反射效果等。
多层纹理映射 Direct3D最多支持8层纹理,也就是说,在一个三维物体的表面可以同时拥有1~8张不同的纹理贴图。Direct3D能够在一个渲染过程中把这些纹理颜色依次混合,渲染到同一个物体的表面。每一个纹理层对应0~7的索引序号,多层纹理映射能够模拟更为真实的三维世界。例如,要显示具有周围景物倒影的光滑大理石地板,可以把大理石地板贴图设置为纹理层0,把具有周围景物倒影的贴图设置为纹理层1,然后通过设置Direct3D多层纹理混合操作,把纹理层0和纹理层1相混合,这时绘制出的三维物体就同时具有大理石地板和景物倒影的纹理颜色。利用Direct3D多达8层的纹理混合,可以在图形显示系统中显示丰富多彩的图像。Direct3D多层纹理混合过程如下图所示: 从上图可以看出8层纹理是逐层混合然后输出的,也就是说,最对需要8个阶段完成纹理映射,而且每一阶段都是独立进行的,针对每一阶段都需要设置相应的颜色和alpha混合方法。所以一个纹理层就相当于一个纹理阶段,多层纹理映射有时也称为多阶段纹理混合。其中,是否应用纹理层0~7,即是否进行0~7纹理阶段的操作,可由应用程序指定,但它们的选择必须是顺序的。也就是说,在没有使用第n层的情况下,第n+1层不能使用。 默认情况下,第一个纹理阶段操作(阶段0)的默认操作是D3DTOP_MODULATE,其他纹理操作阶段的默认操作是D3DTOP_DISABLE。即默认情况下Direct3D使用单层纹理映射绘制图形,除纹理层0外,纹理层1~7都是禁用的。 在使用多层纹理映射之前,应先查询当前设备是否支持纹理混合,以及最多能支持几层纹理混合: // check whether device support multi textures render MaxTextureBlendStages pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_TEXCOORDINDEX, 0); D3DTSS_TEXCOORDINDEX Additionally, applications can include, as logical OR with the index being set, one of the constants to request that Direct3D automatically generate the input texture coordinates for a texture transformation. For a list of all the constants, see D3DTSS_TCI. With the exception of D3DTSS_TCI_PASSTHRU, which resolves to zero, if any of the following values is included with the index being set, the system uses the index strictly to determine texture wrapping mode. These flags are most useful when performing environment mapping. 这里指定了两组纹理坐标: struct sCustomVertex{ float x, y, z; DWORD color; float u0, v0; float u1, v1;}; 设置纹理层混合方法的代码如下: // set color blend operation and texture coordinate index for texture stage 0 // set color blend operation and texture coordinate index for texture stage 1 这里先将物体的漫反射颜色和纹理层0的纹理颜色相乘,得到的结果再与纹理层1的纹理颜色相加后输出。 该示例将物体纹理和光照纹理相混合后输出: 运行效果图如下: 我们可以修改顶点的纹理坐标为: sCustomVertex vertices[] = { { -3.0f, -3.0f, 0.0f, 0xffffffff, 0.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f}, { -3.0f, 3.0f, 0.0f, 0xffffffff, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f}, { 3.0f, -3.0f, 0.0f, 0xffffffff, 1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f}, { 3.0f, 3.0f, 0.0f, 0xffffffff, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f}};
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-- 作者:卷积内核 -- 发布时间:12/2/2008 10:11:00 AM -- 主程序: #pragma warning(disable : 4127) #define IDC_TOGGLE_FULLSCREEN 1 #define release_com(p) do { if(p) { (p)->Release(); (p) = NULL; } } while(0) struct sCustomVertex #define D3DFVF_CUSTOM_VERTEX (D3DFVF_XYZ | D3DFVF_DIFFUSE | D3DFVF_TEX2) ID3DXFont* g_font; CDXUTDialogResourceManager g_dlg_resource_manager; IDirect3DVertexBuffer9* g_vertex_buffer; //-------------------------------------------------------------------------------------- IDirect3D9* pD3D = DXUTGetD3DObject(); if( FAILED( pD3D->CheckDeviceFormat( pCaps->AdapterOrdinal, pCaps->DeviceType, AdapterFormat, // check whether device support multi textures render return true; static bool is_first_time = true; if(is_first_time) // if using reference device, then pop a warning message box. return true; V_RETURN(g_dlg_resource_manager.OnCreateDevice(pd3dDevice)); D3DXCreateFont(pd3dDevice, 18, 0, FW_BOLD, 1, FALSE, DEFAULT_CHARSET, OUT_DEFAULT_PRECIS, DEFAULT_QUALITY, V_RETURN(D3DXCreateTextureFromFile(pd3dDevice, L"Wall.bmp", &g_texture_0)); // create vertex buffer and fill data sCustomVertex vertices[] = pd3dDevice->CreateVertexBuffer(sizeof(vertices), 0, D3DFVF_CUSTOM_VERTEX, D3DPOOL_MANAGED, &g_vertex_buffer, NULL); void* ptr; return S_OK; V_RETURN(g_dlg_resource_manager.OnResetDevice()); // set dialog position and size g_button_dlg.SetLocation(pBackBufferSurfaceDesc->Width - 170, 0); // setup view matrix D3DXMATRIX mat_view; D3DXMatrixLookAtLH(&mat_view, &eye, &at, &up); // set projection matrix // set color blend operation and texture coordinate index for texture stage 0 // set color blend operation and texture coordinate index for texture stage 1 pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, FALSE); return S_OK; //-------------------------------------------------------------------------------------- release_com(g_text_sprite); release_com(g_font); //-------------------------------------------------------------------------------------- //-------------------------------------------------------------------------------------- // show frame and device states // show other simple information // show helper information if(g_show_help) text_helper.End(); //-------------------------------------------------------------------------------------- if(g_settings_dlg.IsActive()) // Clear the render target and the zbuffer // Render the scene RenderText(); V(g_button_dlg.OnRender(fElapsedTime)); V( pd3dDevice->EndScene() ); if(g_settings_dlg.IsActive()) *pbNoFurtherProcessing = g_button_dlg.MsgProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam); return 0; //-------------------------------------------------------------------------------------- case IDC_TOGGLE_REF: case IDC_CHANGE_DEVICE: //-------------------------------------------------------------------------------------- g_button_dlg.SetCallback(OnGUIEvent); int x = 35, y = 10, width = 125, height = 22; g_button_dlg.AddButton(IDC_TOGGLE_FULLSCREEN, L"Toggle full screen", x, y, width, height); //-------------------------------------------------------------------------------------- // Set the callback functions // Initialize DXUT and create the desired Win32 window and Direct3D device for the application // Start the render loop // TODO: Perform any application-level cleanup here return DXUTGetExitCode();
在DirectX 6.0引入多纹理单元时,其中最有趣的一项特征便是它可以通过多次渲染将多张纹理映射到同一个多边形上,因为这是通过多次渲染不同的纹理来实现的,所以该技术称为多通道渲染(multipass rendering)。这里讲的是多重纹理渲染,是指将多张纹理在一次渲染中映射到同一个多边形上,而多通道渲染是指分多次将多张纹理映射到同一个多边形上,前者更快,多通道渲染技术目前已经很少使用了。 [B][URL=http://www.cppblog.com/Files/changingnow/MultiTexture.rar]下载示例工程[/URL][/B]
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-- 作者:卷积内核 -- 发布时间:12/3/2008 8:24:00 AM -- 高级纹理映射技术(2) 纹理阶段混合操作 纹理映射本质上就是从纹理中获取颜色值,然后应用到物体的表面,多层纹理映射本质上就是混合多层纹理的颜色,然后应用到物体表面。为了处理上的方便,Direct3D将颜色的RGB通道和alpha通道分别进行处理,具体的操作方法通过纹理阶段状态进行设置。 设置纹理颜色混合操作的代码大致如下: // i表示纹理阶段序号 一般的,用D3DTSS_COLORARG1指定当前纹理层的颜色,用D3DTSS_COLORARG2指定已经过颜色混合处理后的前面所有纹理层的颜色,用D3DTSS_COLOROP指定混合方式。Direct3D使用下面的方式进行纹理混合: Colorstage = D3DTSS_COLOROP(D3DTSS_COLORARG1, D3DTSS_COLORARG2) 渲染状态D3DTSS_COLOROP用来指定纹理RGB通道混合方式,它们是属于枚举类型D3DTEXTUREOP的常量,D3DTEXTUREOP定义如下: Defines per-stage texture-blending operations. typedef enum D3DTEXTUREOP{ D3DTOP_DISABLE = 1, D3DTOP_SELECTARG1 = 2, D3DTOP_SELECTARG2 = 3, D3DTOP_MODULATE = 4, D3DTOP_MODULATE2X = 5, D3DTOP_MODULATE4X = 6, D3DTOP_ADD = 7, D3DTOP_ADDSIGNED = 8, D3DTOP_ADDSIGNED2X = 9, D3DTOP_SUBTRACT = 10, D3DTOP_ADDSMOOTH = 11, D3DTOP_BLENDDIFFUSEALPHA = 12, D3DTOP_BLENDTEXTUREALPHA = 13, D3DTOP_BLENDFACTORALPHA = 14, D3DTOP_BLENDTEXTUREALPHAPM = 15, D3DTOP_BLENDCURRENTALPHA = 16, D3DTOP_PREMODULATE = 17, D3DTOP_MODULATEALPHA_ADDCOLOR = 18, D3DTOP_MODULATECOLOR_ADDALPHA = 19, D3DTOP_MODULATEINVALPHA_ADDCOLOR = 20, D3DTOP_MODULATEINVCOLOR_ADDALPHA = 21, D3DTOP_BUMPENVMAP = 22, D3DTOP_BUMPENVMAPLUMINANCE = 23, D3DTOP_DOTPRODUCT3 = 24, D3DTOP_MULTIPLYADD = 25, D3DTOP_LERP = 26, D3DTOP_FORCE_DWORD = 0x7fffffff,} D3DTEXTUREOP, *LPD3DTEXTUREOP; D3DTOP_SELECTARG2 D3DTOP_MODULATE D3DTOP_MODULATE2X D3DTOP_MODULATE4X D3DTOP_ADD D3DTOP_ADDSIGNED D3DTOP_ADDSIGNED2X D3DTOP_SUBTRACT D3DTOP_ADDSMOOTH D3DTA D3DTSS_ALPHAARG0 Argument flags You can combine an argument flag with a modifier, but two argument flags cannot be combined. #define Description Modifier flags An argument flag may be combined with one of the following modifier flags. #define Description
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-- 作者:卷积内核 -- 发布时间:12/3/2008 8:25:00 AM -- 黑暗映射 在Direct3D的坐标变换和光照流水线中,光照效果是基于所谓的"逐顶点(per-vertex)"方式计算的,也就是说,参与实际数计算的是三角形的每个顶点,而不是针对每个像素进行。有时这会造成一些较为明显的视觉错误,例如,有一个很大的三角形,其表面近处有一个光源,当光源靠近该三角形的一个顶点时,就会看到这个三角形的受光效果;当光源向三角形的重心靠近时,三角形的受光效果便会逐渐消失。最坏的情况是,当光源位于三角形的中央时,整个三角形只受非常少的光照,而在三角形的中央会有一个亮点。由此可见,如果顶点未受光照,则无法计算出正确的三角形面的颜色。为了解决这个问题,可以采用基于像素的光照计算,但是基于像素的光照计算其计算量比较大,通常采用纹理贴图的方式模拟基于逐像素光照效果,其中纹理贴图的内容正式所期望的类型光源照射在一张漆黑表面上的结果。 通过纹理映射来模拟逐像素光照效果,通常是将第一层纹理设置为物体原来的表面纹理,将第二层纹理设置为光照纹理,然后将两张纹理的颜色相乘,所以有时将两张纹理的颜色相乘称为光照映射(light mapping)。由于这种技术经常被用于使一张纹理变暗,有时也称为黑暗映射(dark mapping)。示例代码如下: pd3dDevice->SetTexture(0, g_base_texture); pd3dDevice->SetTexture(1, g_dark_texture);
黑暗映射的效果: 这种类型的多层纹理之所以称为"黑暗映射",是因为最终结果中未受到"光照"的纹理元素比原图中的纹理元素更暗。 黑暗映射通常有三种调制操作:D3DTOP_MODULATE,D3DTOP_MODULATE2X,D3DTOP_MODULATE4X。 当应用程序选择了一张纹理作为当前纹理,也就是指示Direct3D将该纹理应用于此后所有将要渲染的图元,直到再次改变当前纹理为止。如果一个三维场景中的每个图元都有各自不同的纹理,则必须在渲染每个图元之前先设置相应的纹理。 |
-- 作者:卷积内核 -- 发布时间:12/3/2008 8:26:00 AM -- 高级纹理映射技术(3) 黑暗贴图动画 可以通过黑暗贴图三种调制操作的切换来创建一个动画示例,代码如下所示: pd3dDevice->SetTexture(0, g_base_texture);pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_TEXCOORDINDEX, 0);pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_COLORARG1, D3DTA_TEXTURE);pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_COLOROP, D3DTOP_SELECTARG1);
混合纹理与顶点漫反射颜色 当很强的阳光照射在物体表面上时,会使它表面的颜色变得更加明亮,这可以通过将纹理与顶点的漫反射颜色相混合来模拟这种效果。当一个白色材质反射一个方向光时,反射量越多,就意味着纹理颜色在最终显示结果中所占的成分越少。因此,那些被光直接照射到表面会呈现出白色。示例代码如下: // setup light ZeroMemory(&g_light, sizeof(D3DLIGHT9)); g_light.Type = D3DLIGHT_DIRECTIONAL; D3DXVECTOR3 light_dir(0, 0, 10); // setup material ZeroMemory(&g_material, sizeof(D3DMATERIAL9)); g_material.Ambient.r = 1.0f; pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, TRUE); pd3dDevice->SetTexture(0, g_base_texture); 运行效果: 这个效果只需一次渲染,因此这里没有多重纹理的代码,对这段代码的简单描述就是"基础贴图 + 漫反射插值"。 在固定函数流水线中有三种获取漫反射颜色的途径(在可编程流水线中则有更多的途径):材质、漫反射顶点颜色、镜面反射顶点颜色。从何处获取漫反射颜色取决于渲染状态D3DRS_DIFFUSEMATERIALSOURCE的设定。例如,如果调用: pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_DIFFUSEMATERIALSOURCE, D3DMCS_MATERIAL); D3DRS_DIFFUSEMATERIALSOURCE typedef enum D3DMATERIALCOLORSOURCE{ D3DMCS_MATERIAL = 0, D3DMCS_COLOR1 = 1, D3DMCS_COLOR2 = 2, D3DMCS_FORCE_DWORD = 0x7fffffff,} D3DMATERIALCOLORSOURCE, *LPD3DMATERIALCOLORSOURCE; D3DRS_AMBIENTMATERIALSOURCE 混合黑暗贴图与顶点漫反射颜色 试想,当你站在一间伸手不见五指的房间内,无法看清周围的任何颜色。于是你打开灯光,突然之间物体的颜色便呈现了出来,就好像是被火焰点燃了一样。对于这种效果,可以通过黑暗贴图和顶点漫反射颜色的混合来模拟。 先将一张纹理与一个顶点的漫反射颜色相混合,再将这个结果与黑暗贴图相混合: pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, TRUE); pd3dDevice->SetTexture(0, g_base_texture); pd3dDevice->SetTexture(1, g_dark_texture); 运行效果: 如果没有光照,则纹理颜色会乘以0,因此就看不到墙壁纹理了,在这种情况下将只能看到第二张纹理。如果第一张纹理是不可见的,则第一阶段的颜色值0与第二阶段的颜色相乘的结果仍将为0(黑色)。当没有光照在物体的某个表面上时,该面的第一张纹理颜色会减弱为黑色。当你身处一个真正漆黑的地方时,由于光照微弱,你是无法看到周围物体的颜色的,因此上面这段代码对于模拟这种情况非常有效。 这个过程可以描述为"(基础贴图 x 顶点的漫反射颜色) x 黑暗贴图" |
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