Elég régen írtam már a DirectX C#-ban való alkalmazásáról. Ennek egyetlen egy oka volt, mégpedig a lustaság. Persze az is igaz, hogy nem túl sokan érdeklődnek ezen téma iránt. Minden estre én szeretném mindenképpen folytatni a SlimDX tutorialt és később a DirectX11 képességeit is áttekinteni. Most pedig folytassuk ott, ahol valahol régen abbahagytuk, rágjuk át magunkat újra a fényeken...
A DirectX és a fények
A megvilágítás az egyes vertexekhez rendel színértéket a következő információk alapján: az adott vertexnél használt anyag tulajdonságai, a fényforrás tulajdonságai, illetve az ún. visszaverődési modell, amely a számításokat konkrétan definiálja. A Direct3D ún. lokális megvilágítási modellt használ, azaz minden vertexhez úgy rendelünk színt, hogy az összes többi vertextől függetlennek tekintjük. Ebből következően a rendszer nem képes közvetlenül árnyékokat előállítani, mivel nem vizsgálja az objektumok egymáshoz való viszonyát. Az anyagtulajdonságok ismeretében a Direct3D minden egyes vertexre meghatározza, hogy az adott vertexet megvilágítva milyen visszaverődés következik be, a visszavert fény mértéke határozza meg, hogy az objektum az adott vertexben milyen színű lesz. Az API a visszavert fénynek a következő formáit különbözteti meg:
- Ambiens: olyan fényt jelöl, amelynek a forrása a jelenetben minden objektumot egyformán világit meg. Legegyszerűbben háttérmegvilágításként képzelhető el. Pozíció és irány tulajdonságai nem értelmezettek. Minden objektum színintenzitását egyenletesen növeli.
- Diffúz: Olyan felületek esetén tapasztalható, amelyek az adott szögben érkező fénysugarakat minden lehetséges irányban megközelítőleg egyenlő intenzitással szórják szét (a hétköznapokban ezeket matt felületeknek nevezzük). A Direct3D itt a Lambert-féle koszinusz-törvény segítségével számol. Az intenzitás függ a vertexhez tartozó felületi normális és a fény terjedési irányának viszonyától, de független a megfigyelő helyzetétől.
- Spekuláris: A felület viselkedése leginkább egy tükörhöz hasonlítható. A beérkező fény nagy részét a felület egyetlen sugárként veri vissza (a gyakorlatban ezek a tükröződő felületek). Ebben az esetben a számítások az optimális visszaverődést tételezik fel, azaz a beérkező fénysugár és a visszavert fénysugár ugyanakkora szöget zár be a pontban vett felületi normálissal. Az intenzitás a megfigyelő helyzetétől is függ. Az API ebben az esetben a Phong-Blinn modellt használja.
- Emissziós: Igazából itt nem is visszavert fényről, hanem az objektum által kibocsátott fényről van szó. Ennek ellenére a Direct3D az ilyen tulajdonságú objektumokat nem tekinti fényforrásoknak. segítségével fluoreszkáló és hasonló felületeket modellezhetőek.
 |
| Fények a Direct3D API-ban |
A pontszerű fényforrás minden irányban egyenlő intenzitással bocsát ki fényt, egy meghatározott pontból. Ha a fényforrás távol van az objektumtól, hatását tekintve az irányított fényforrást közelíti; ellenkező esetben a különböző csúcspontokba különböző szögben érkeznek be a fénysugarak.
 |
| Pontszerű fényforrás |
ahol d az aktuális vertex távolsága a fényforrástól, A0, A1 és A2 a tompítási konstans lineáris és kvadratikus tagjait jelölik, értékük [0,∞] intervallumból kerülhet ki, legalább egyikük nem nulla. Ez a megvilágítási modell egyike a legrealisztikusabbnak, azonban a számításigénye is viszonylag magas.
Az irányított fényforrás jellemzője a fénysugarak közös irányát meghatározó vektor. A vertexekben számított visszaverődés intenzitása nem függ a fényforrás helyzetétől, minden objektumot egyenletesen világit meg. Távoli fényforrások, elsősorban a Nap modellezésére használják. Ezen fényforrástípus esetében nem vesszük figyelembe a fényintenzitás-csökkenést. Mivel csak a fénysugarak irányát kell figyelembe venni a megvilágítás kiszámításakor, az összes fényforrás közül ennek a modellnek a legszerényebb a számításigénye. Irányított fényforrás esetén attenuation=1.
A reflektor fényforrás hatását egy kúpszerű tartományon belül fejti ki, hasonlóan egy zseblámpához. A kúpon belül a fényintenzitás nemcsak a fényforrástól vett távolsággal változik a megvilágított területen belül is két tartomány lesz elkülöníthető: egy belső, világosabb rész, amelyet a Θ szög határoz meg; és egy külső, gyengébben megvilágított tartomány, amelyet a Φ szög határoz meg.
 |
| Reflektor fényforrás |
A kettő közötti intenzitás átmenet az ún. falloff paraméterben adható meg. Ha falloff>1, az átmenet hirtelen és éles, míg falloff<1 esetén folyamatosabb átmenetet érhetünk el. Minden vertexben a visszavert fény intenzitását a tompítási faktorral modulálhatjuk. Reflektor fényforrás esetén a tompítás a következő:
ahol a Spot0 a fénykibocsátás irányának és a vertexbe húzott vektornak skalárszorzata, Spot1=cos(Θ/2), Spot2=cos(Φ/2). Ennyit egyenlőre az elméletről.
Bejegyzések
0 megjegyzés :
Megjegyzés küldése