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Vision引擎中光照着色器

2014-09-24 10:34 148 查看

引言

Vision 引擎具有一种内置机能，可根据材质设置为模型和世界几何体平面自动分配光照着色器。本章会帮助美工和程序员了解影响几何体外观的光照和材质设置。

关于载入时应用哪些着色器，引擎的默认行为可完全自定义，所以本章仅描述默认行为。关于 Vision 引擎的光照和阴影功能，在程序员文档中可找到一份更适合程序员的文档。

Blinn 光照

对于所有光照类型，引擎使用 Blinn 光照方程，其开头为：
ResultColor = (DiffuseColor*DiffuseLighting + SpecularColor*SpecularLighting) * LightSourceColor

DiffuseColor（散射色）来自材质的散射基底纹理。 SpecularColor（高光色）来自可选高光纹理。如未定义，高光色将默认为白色，也就是说，高光部分会显示为光源色。DiffuseLighting（散射光照）值是光照入射角和表面法线值的内积：
DiffuseLighting = max(L dot N, 0.0);

其中的法线值来自太阳平面法线或（如定义）材质法线贴图纹理。

高光部分取决于视角，涉及到所谓的 half-angle vector（半角矢量），即光照入射角和视线方向的规格化总和。这一半角矢量和法线的内积将被乘方。该指数定义了材质的闪亮度。

H = normalize(Eye + L);
SpecularLighting = SpecularMultiplier * pow(H dot N, SpecularExponent);

材质高光属性

高光指数

高光指数允许您改变高光高亮的”延伸范围”。值为 1 会创造出宽泛的高光，更高的值会创造出更集中锐利的高光。木头等材质应使用较低的高光指数，以获得更宽泛的高光，而金属应更高，以取得锐利的高光。

下图显示了不同的高光指数取值对高亮特性的影响。

高光倍增（强度）

高光强度控制着高光高亮的亮度（y 轴）。默认值为 1，更高的值会让高亮部分更亮。这可以创造出高光泛光的效果。

材质光照着色器
该着色器提供器在载入时为所有材质（世界和模型）提供合适的着色器。虽然静态世界几何体和动态实体模型几何体的照明方式不同，但材质属性的解读方式是一致的，如以下分层回退系统所示：

1. 材质为全亮（100% 环境光）：材质上不应用任何光照。

2. 仅散射光照（无法线贴图、无高光）：应用一个简单的纹理*光照着色器

3. 材质有一个法线贴图：材质显示为凹凸。如果材质具有高光参数，它还会具有SpecularExponent（高光指数）/ SpecularMultiplier（高光倍增）这对参数来定义高光的高亮。
如果法线贴图有一个 alpha 通道，该通道被用来将高光倍增按比例缩小到逐像素等级。这可用于蒙蔽纹理中高光程度不高的部分。不能以此方式实现对高光指数的逐像素控制（见下一项）。

4. 材质有一个高光贴图： RGB 部分作为高光倍增参数的颜色倍增使用，从而为每个纹理单独提供反射色。高光纹理（如已定义）的 alpha 通道被用来按比例缩小材质的高光指数，从而控制材质的逐像素闪亮度。
如果法线贴图的 alpha 通道也被定义，它就作为视差贴图的灰阶高度值使用。

世界和模型光照的基本差异在于引擎收集光照信息的方式（光照贴图与光照网格）。
总的来说，材质的纹理配置主要有以下三种：
仅散射纹理

散射纹理和法线贴图

高光贴图

该配置使用着色贴图来调制高光反射。这种方法可让您逐像素地控制高光颜色和强度。塑料等材质通常带有白色高光反射，而金属则反射自身的颜色。我们提供的部分样本材质也使用完全不同的颜色，以呈现散色或染色效果。

如果高光贴图带有一个 alpha 通道，即可用来逐像素控制高光指数。这就是说，您可以在同一表面的不同部分实现不同的高光行为，例如木头和金属。

您可能很想在高光贴图的 alpha 通道中绘制黑色区域，以此控制高光应用范围，但要记住，高光指数控制的是高光高亮的形状（范围和锐度），而非亮度。黑色 alpha（即值为 0），会产生很宽泛的高光高亮，而不能产生希望的结果。请将高光反射亮度绘制到 RGB 通道中。

转自：projectanarchy中文社区

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