Построение Dot 3 Bump Mapping'а

Внимание! Этот документ ещё не опубликован.

Данная технология получения эффекта bump в настоящее время почти полностью вытеснена HLSL / GLSL, однако в определенных случаях может быть полезна. Помимо этого, в статьях на сайте легко найти данную технологию в приложении к фактически 2D-кваду. Поэтому данный материал будет общим случаем для случая 3D. При отработке программы использовался пример dot 3 bump by Kevin Harris© for DirectX 9. В то же время информацию о данном примере и технологии в Internet найти становится все сложнее, особенно в открытом доступе.

Итак, вначале, при загрузке моделей, необходимо для каждой вершины из буффера посчитать тангент

D3DXVECTOR3 ComputeTangentVector( D3DXVECTOR3 pVtxA_p, D3DXVECTOR3 pVtxA_n, FLOAT pVtxA_tu, FLOAT pVtxA_tv, D3DXVECTOR3 pVtxB_p, D3DXVECTOR3 pVtxB_n, FLOAT pVtxB_tu, FLOAT pVtxB_tv, D3DXVECTOR3 pVtxC_p, D3DXVECTOR3 pVtxC_n, FLOAT pVtxC_tu, FLOAT pVtxC_tv) { D3DXVECTOR3 vTangent, vAB, vAC, n, vProjAB, vProjAC; FLOAT duAB, duAC, dvAB, dvAC; vAB = pVtxB_p - pVtxA_p; vAC = pVtxC_p - pVtxA_p; n = pVtxA_n; vProjAB = vAB - ( D3DXVec3Dot( &n, &vAB ) * n ); vProjAC = vAC - ( D3DXVec3Dot( &n, &vAC ) * n ); duAB = pVtxB_tu - pVtxA_tu; duAC = pVtxC_tu - pVtxA_tu; dvAB = pVtxB_tv - pVtxA_tv; dvAC = pVtxC_tv - pVtxA_tv; if( duAC*dvAB > duAB*dvAC ) { duAC = -duAC; duAB = -duAB; }; vTangent = duAC*vProjAB - duAB*vProjAC; D3DXVec3Normalize( &vTangent, &vTangent ); return vTangent; };

struct TDoublePoints { D3DXVECTOR3 pnt1, pnt2; }; ... TDoublePoints * a_pnt; ... sdr_.shader->Lock( 0, sdr_.f_count * 3*sizeof(CUSTOMVERTEX), (void**)&pVertices, 0 ); //просчитываем все вершины for(int i=0; i<sdr_.f_count; i++){ pVtxA_p = D3DXVECTOR3(pVertices->x, pVertices->y, pVertices->z); pVtxA_n = D3DXVECTOR3(pVertices->nx, pVertices->ny, pVertices->nz); pVtxA_tu = pVertices->tu1; pVtxA_tv = pVertices->tv1; pVertices++; pVtxB_p = D3DXVECTOR3(pVertices->x, pVertices->y, pVertices->z); pVtxB_n = D3DXVECTOR3(pVertices->nx, pVertices->ny, pVertices->nz); pVtxB_tu = pVertices->tu1; pVtxB_tv = pVertices->tv1; pVertices++; pVtxC_p = D3DXVECTOR3(pVertices->x, pVertices->y, pVertices->z); pVtxC_n = D3DXVECTOR3(pVertices->nx, pVertices->ny, pVertices->nz); pVtxC_tu = pVertices->tu1; pVtxC_tv = pVertices->tv1; if(! ( (i==sdr_.f_count-1) ) ) pVertices++; //формируем коллекцию из записей, содержащих данные о тангенте и бинормали //0 a_pnt = new TDoublePoints; a_pnt->pnt1 = ComputeTangentVector( pVtxA_p, pVtxA_n, pVtxA_tu, pVtxA_tv, pVtxB_p, pVtxB_n, pVtxB_tu, pVtxB_tv, pVtxC_p, pVtxC_n, pVtxC_tu, pVtxC_tv); tbn->Add(a_pnt); //1 a_pnt = new TDoublePoints; a_pnt->pnt1 = ComputeTangentVector( pVtxB_p, pVtxB_n, pVtxB_tu, pVtxB_tv, pVtxA_p, pVtxA_n, pVtxA_tu, pVtxA_tv, pVtxC_p, pVtxC_n, pVtxC_tu, pVtxC_tv); tbn->Add(a_pnt); //2 a_pnt = new TDoublePoints; a_pnt->pnt1 = ComputeTangentVector( pVtxC_p, pVtxC_n, pVtxC_tu, pVtxC_tv, pVtxA_p, pVtxA_n, pVtxA_tu, pVtxA_tv, pVtxB_p, pVtxB_n, pVtxB_tu, pVtxB_tv); tbn->Add(a_pnt); }; sdr_.shader->Unlock(); //------------------------------------ sdr_.shader->Lock( 0, sdr_.f_count * 3*sizeof(CUSTOMVERTEX), (void**)&pVertices, 0 ); if (tbn->Count>0){ for(int i=0; i<tbn->Count; i++){ a_pnt = (TDoublePoints *)tbn->Items[i]; //Нормализуем тангенты D3DXVec3Normalize( &a_pnt->pnt1, &a_pnt->pnt1 ); //Вычисляем бинормали vct_ = D3DXVECTOR3(pVertices->nx, pVertices->ny, pVertices->nz); D3DXVec3Cross( &a_pnt->pnt2, &vct_, &a_pnt->pnt1 ); ... if(! ( (i==sdr_.f_count-1) ) ) pVertices++; }; }; sdr_.shader->Unlock(); ...

... g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 0, D3DTSS_COLOROP, D3DTOP_DOTPRODUCT3 ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 0, D3DTSS_COLORARG1, D3DTA_TEXTURE ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 0, D3DTSS_COLORARG2, D3DTA_DIFFUSE ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 1, D3DTSS_TEXCOORDINDEX, 0); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 1, D3DTSS_COLOROP, D3DTOP_MODULATE ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 1, D3DTSS_COLORARG1, D3DTA_TEXTURE ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 1, D3DTSS_COLORARG2, D3DTA_CURRENT ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAOP, D3DTOP_SELECTARG1); g_pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAARG1, D3DTA_DIFFUSE); g_pd3dDevice->SetTextureStageState(1, D3DTSS_ALPHAOP, D3DTOP_SELECTARG1); g_pd3dDevice->SetTextureStageState(1, D3DTSS_ALPHAARG1, D3DTA_DIFFUSE); g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, DWORD (False)); //Отрисовываем полигоны g_pd3dDevice->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 0, sdr_.f_count); g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, DWORD (True)); //Возвращаем прежние установки g_pd3dDevice->SetTexture (0, NULL); g_pd3dDevice->SetTexture (1, NULL); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 0, D3DTSS_COLOROP, D3DTOP_MODULATE ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 1, D3DTSS_COLOROP, D3DTOP_MODULATE ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 0, D3DTSS_ALPHAOP, D3DTOP_MODULATE ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 0, D3DTSS_ALPHAARG1, D3DTA_TEXTURE ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 0, D3DTSS_ALPHAARG2, D3DTA_DIFFUSE ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 1, D3DTSS_ALPHAOP, D3DTOP_MODULATE ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 1, D3DTSS_ALPHAARG1, D3DTA_TEXTURE ); g_pd3dDevice->SetTextureStageState( 1, D3DTSS_ALPHAARG2, D3DTA_DIFFUSE ); ...

void __fastcall TSpace3d::bump_shader(D3DXVECTOR3 light_pos) //light_pos - координаты условного источника света в мировой системе координат { TNamedShader sdr_; CUSTOMVERTEX * pVertices; D3DXVECTOR3 vct_; TDoublePoints * a_pnt; D3DXMATRIX worldInverse, invTangentMatrix; D3DXVECTOR3 vCurrentVertex, vLightPosMS, vVertToLightMS, vVertToLightTS; //matWorld - мировая матрица 3D - объекта, которая была ранее вычислена D3DXMatrixInverse(&worldInverse, NULL, &matWorld); D3DXVec3TransformCoord(&vLightPosMS, &light_pos, &worldInverse); //получаем указатель на вершинный буфер и локаем его sdr_ = shader_library->get_full_shader(mesh_name, n_clone); sdr_.shader->Lock( 0, sdr_.f_count * 3*sizeof(CUSTOMVERTEX), (void**)&pVertices, 0 ); if (tbn->Count>0){ for(int i=0; i<tbn->Count; i++){ //для всех вершин a_pnt = (TDoublePoints *)tbn->Items[i]; //----------------------вычисляем направление на источник света----------------------------- vVertToLightMS.x = vLightPosMS.x - pVertices->x; vVertToLightMS.y = vLightPosMS.y - pVertices->y; vVertToLightMS.z = vLightPosMS.z - pVertices->z; D3DXVec3Normalize(&vVertToLightMS, &vVertToLightMS); //---------------------заполняем матрицу------------------------------ invTangentMatrix._11 = a_pnt->pnt1.x; invTangentMatrix._12 = a_pnt->pnt2.x; invTangentMatrix._13 = pVertices->nx; invTangentMatrix._14 = 0.0f; invTangentMatrix._21 = a_pnt->pnt1.y; invTangentMatrix._22 = a_pnt->pnt2.y; invTangentMatrix._23 = pVertices->ny; invTangentMatrix._24 = 0.0f; invTangentMatrix._31 = a_pnt->pnt1.z; invTangentMatrix._32 = a_pnt->pnt2.z; invTangentMatrix._33 = pVertices->nz; invTangentMatrix._34 = 0.0f; invTangentMatrix._41 = 0.0f; invTangentMatrix._42 = 0.0f; invTangentMatrix._43 = 0.0f; invTangentMatrix._44 = 1.0f; //-------------------------трансформируем вектор--------------------- D3DXVec3TransformNormal(&vVertToLightTS, &vVertToLightMS, &invTangentMatrix); //+ vct_ = D3DXVECTOR3(0.0f, 0.0f, 1.0f); D3DXVec3Add(&vVertToLightTS, &vVertToLightTS, &vct_); D3DXVec3Normalize(&vVertToLightTS, &vVertToLightTS); //+ //код между ++ - идея Вашего покорного слуги. У Кэвина Харриса этого нет и этой вставкой можно пренебречь. //Назначение дополнительного кода - добавить освещение к полностью затененным участкам. Как бы эмулировать ambient light. //Без этого дополнительного освещения результат рендеринга не очень удачный. pVertices->color = VectortoRGBA( vVertToLightTS, 1.0f ); if(! ( (i==sdr_.f_count-1) ) ) pVertices++; }; }; sdr_.shader->Unlock(); }; DWORD VectortoRGBA( D3DXVECTOR3 v, FLOAT fHeight ) { DWORD r, g, b, a; r = (DWORD)( 127.0f * v.x + 128.0f ); g = (DWORD)( 127.0f * v.y + 128.0f ); b = (DWORD)( 127.0f * v.z + 128.0f ); a = (DWORD)( 255.0f * fHeight ); return( (a<<24L) + (r<<16L) + (g<<8L) + (b<<0L) ); };