汽車噴漆效果的實現(xiàn)

1、汽車噴漆效果的實現(xiàn)圖1:雙色調(diào),懸浮微鱗片轎車油漆在Direct3D實時象素著色器的效果。給汽車身體噴漆是一個復雜的過程，車身油漆是昂貴分層形式,往往包含染料層，搪瓷金屬箔懸浮層.由于這些接二連三油漆表面層,展示出了一種復雜的光學交互，使車看起來平滑，光澤。這了使用的汽車模型的多邊形較少，但是引入了高精度的法線貼圖（訪問 可以獲得更多關(guān)于法線貼圖生成工具的信息），由于像素著色器應(yīng)用在光滑變化的表面（如車蓋），每通道16位的法線貼圖是比較適合的。法線貼圖解壓縮像素著色器中做的第一步就是法線貼圖解壓縮。因為法線是儲存在表面的局部坐標系（也叫做切線空間），我們可以假設(shè)法線的z分量是正值。這樣，我們能

2、夠?qū),y分量存在紋理的兩個16位的通道中，從而z通過在像素著色器中通過公式 +sqrt(1 x2 y2 ) 算出。這樣它相對于傳統(tǒng)的8-8-8-8的法線貼圖，就給了我們更高的精度，但是只占用同樣的內(nèi)存。圖2:雙色調(diào),微鱗片,后視鏡上的效果圖.基礎(chǔ)顏色通過上述的法線解壓過程，并和當前幾何表面的法線合成計算后，我們產(chǎn)生了法線(N),還有一個高頻率歸一化的噪聲圖(Nn),它是在表面反復重復著。這兩個法線用來計算兩擾動法線，用來模擬汽車的雙色調(diào)和內(nèi)部微鱗片層。噪聲圖如下圖:圖3:金屬微片,懸浮層，搪瓷層、染料層和表層散射效果.這些法線，Ns 和 Nss 計算方法如下:公式1，2系數(shù)a,b,c,d是像

3、素著色器的固定輸入常數(shù)，它決定了擾動法線的分布。這些攝幅度平均寬度決定在該地區(qū)的微型片狀隨時可見。兩個法線都與視向量點乘來作為下列多項式的參數(shù)，它決定了基礎(chǔ)顏色和微鱗片層的強度系數(shù)。公式3多項式的前三項執(zhí)行了兩個色調(diào)中的混合。第四項添加了一個額外層：微鱗片層。常數(shù)c0,c1,c2對應(yīng)于基礎(chǔ)顏色層，c3對應(yīng)于微鱗片層。亮漆層渲染得最后一步就是渲染一個亮漆層，即反射一個環(huán)境貼圖。環(huán)境貼圖顯示如下:完整的HLSL像素著色器代碼如下： struct PsInput float2 Tex : TEXCOORD0; float3 Tangent : TEXCOORD1; float3 Binormal :

4、 TEXCOORD2; float3 Normal : TEXCOORD3; float3 View : TEXCOORD4; float3 SparkleTex : TEXCOORD5; ; float4 main(PsInput i) : COLOR / 取得當前的法線圖float3 vNormal = tex2D( normalMap, i.Tex ); / 縮放和偏移讓其在-1.0, 1.0區(qū)域內(nèi): vNormal = 2.0f * vNormal - 1.0f; / 獲得高頻率擾動的法線，通過查詢一個噪聲圖。 float3 vFlakesNormal = tex2D(microfla

5、keNMap, i.SparkleTex); / 別忘了轉(zhuǎn)換到 -1.0, 1.0 區(qū)域內(nèi): vFlakesNormal = 2 * vFlakesNormal - 1.0; / 計算以下公式/ Np1 = ( a * Np + b * N ) / | a * Np + b * N | where a << b / float3 vNp1 = microflakePerturbationA * vFlakesNormal + normalPerturbation * vNormal ; / 計算以下公式/ Np2 = ( c * Np + d * N ) / | c * Np +

6、d * N | where c = d float3 vNp2 = microflakePerturbation * ( vFlakesNormal + vNormal ) ; / 因為需要與法線點乘求夾角，所以我們必須將它歸一化一下float3 vView = normalize( View ); / 把表面法線轉(zhuǎn)換好世界空間中來，計算bump map的方法。float3x3 mTangentToWorld = transpose( float3x3( Tangent, Binormal, Normal ) ); float3 vNormalWorld = normalize( mul( m

7、TangentToWorld, vNormal ); / 計算夾角余玄float fNdotV = saturate(dot( vNormalWorld, vView); / 計算出反射向量float3 vReflection = 2 * vNormalWorld * fNdotV - vView; / 我們需要一個gloss值來讀環(huán)境圖，在真實的demo中，反射效果會有輕微的模糊。float fEnvBias = glossLevel; / 用反射向量采樣環(huán)境圖。float4 envMap = texCUBEbias( showroomMap, float4( vReflection, fE

8、nvBias ) ); /乘以亮度值，在a通道中儲存 RGBEenvMap.rgb = envMap.rgb * envMap.a; / 再乘以一個亮度系數(shù)envMap.rgb *= brightnessFactor; / 將切線空間中的法線變換到世界坐標中來.float3 vNp1World = normalize( mul( mTangentToWorld, vNp1) ); / 法線和視線點乘,得到斐涅爾系數(shù)float fFresnel1 = saturate( dot( vNp1World, vView ); / 將第二個法線也同樣重切線空間中變換到世界坐標中來.float3 vNp2

9、World = normalize( mul( mTangentToWorld, vNp2 ); / 同樣的方法得到第二個斐涅爾系數(shù).float fFresnel2 = saturate( dot( vNp2World, vView ); / 開始合成所有層了./ 根據(jù)公式三float fFresnel1Sq = fFresnel1 * fFresnel1; float4 paintColor = fFresnel1 * paintColor0 + fFresnel1Sq * paintColorMid + fFresnel1Sq * fFresnel1Sq * paintColor2 + pow( fFresnel2, 16 ) * flakeLayerColor; / 最后與反射的環(huán)境貼圖合成在一起,形成最終的結(jié)果.float fEnvContribution = 1.0 - 0.5 * fNdotV; float4 finalColor;