CubeMap视线反射方向计算详解

it2022-05-05  115

其基本原理很多例子上有讲到。下面给出一些比较合适的链接http://developer.nvidia.com/object/cube_map_ogl_tutorial.html    NVIDIA官网上的 Opengl Cube texture mappinghttp://www.zwqxin.com/archives/shaderglsl/review-cube-mapping-shader.html  某位兄弟的个人BLOG。以上两位都适合OPENGL控。本文给出一个DX HLSL例子。并解释了反射方向计算的数学模型。希望能给大家一定的帮助。CUBE映射主要分为两步:一、在VS中根据法线和观察位置计算反射方向,并且得到观察空间中的反射方向。反射方向有两种计算方法。1、在世界坐标系空间中计算,然后再将计算到的反射方向转换到观察空间。 这要求我们转入观察位置。2、在观察空间中进行计算,此时观察位置已经为0,0,0,于是不需要传入观察位置,并且得到的向量即为所求。本文的代码采用此种方式。

值得说明的一点是。在进行计算时,入射方向和反射方向以及法线方向并未要求一定要单位化。二、用这个反射方向在PS中对CUBE纹理进行采样。下面是一个对反射向量计算的通用求解过程。我们假设顶点位置为Pos 即点O,视点为Eye 即点A (均为同一坐标系空间)那么,我们的观察方向便是Pos-Eye, 即AO。而我们的反射方向便是OC。 法线为OB或OD方向。下面我们来看看反射方向的求法而由上图可知,OC = AD ;而又由OA+AD = OD;OD = 2*OB;可得 OC = 2*OB-OA;而OA = Eye-Pos;可得,OC = 2*OB-(Eye-Pos);那么,最后我们可以看出,只要求出OB,则可以求出OC。而从图上我们可以看到OB即为OA在(法线)OD上的投影。 由此可知, OB = dot(OA,Normal);于是可以写出如下公式。float3 EyeR = Eye - Pos;  float3 reflectVec = 2*dot(EyeR,Normal)*Normal - EyeR;当然,你也可以使用高级语言中的reflect函数来求反射在HLSL中。ret reflect(i, n)

v = i - 2 * dot(i, n) * n

上面的公式中。i为入射方向,v为反射方向,n为法线。由于EyeR 为观察方向的反方向,即入射方向的反方向所以 reflectVec = reflect(-EyeR,Normal)即可求得。最后将reflectVec转换到观察空间,然后对CUBE纹理进行采样即可。下面是HLSL中我使用的代码。该代码在D3D SDK的HDRCubeMap.fx中可见。

// VS float4x4 matView;float4x4 matProjection; struct  VS_INPUT  {   float4 Position : POSITION0;   float2 Texcoord : TEXCOORD0;   float3 Normal :NORMAL;} ; struct  VS_OUTPUT  {   float4 Position : POSITION0;   float3 Texcoord : TEXCOORD0;} ;VS_OUTPUT vs_main( VS_INPUT Input ) {   VS_OUTPUT Output;   Output.Position = mul(Input.Position,matView);      float3 vN = mul(Input.Normal,matView);   float3 vEyeR = -normalize(Output.Position);     Output.Texcoord = 2 * dot( vEyeR, vN ) * vN - vEyeR;      Output.Position = mul(Output.Position,matProjection);   return( Output );} // PS samplerCUBE baseMap; struct  PS_INPUT  {   float3 Texcoord : TEXCOORD0;   } ;float4 ps_main( PS_INPUT Input ) : COLOR0 {   return texCUBE( baseMap, Input.Texcoord );   }

在此对float3 vEyeR = -normalize(Output.Position);作一下解释。我们上面讲到的 EyeR的计算为Eye- Pos。 但是,由于N和Pos已转入摄相机空间。则此时的Eye为(0,0,0)。 并且,不一定要单位化vEyeR 所以上面的解法可以让你不用再传入观察点。最后,我们来围观一下效果。我是在RenderMonkey中测试的SHADER,所以,上面贴出来的,即为原码。下面是用到的cubemap图的样子OK,谢谢欣赏,欢迎交流GMAIL :BoYueGame

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