En aquest tema, explorarem tècniques avançades d'il·luminació que poden millorar significativament la qualitat visual de les teves aplicacions DirectX. Aquestes tècniques inclouen l'ús de múltiples fonts de llum, il·luminació global, il·luminació basada en imatges (IBL) i altres mètodes avançats.
- Il·luminació Global
Què és la Il·luminació Global?
La il·luminació global (Global Illumination, GI) és una tècnica que simula com la llum es reflecteix i es dispersa en una escena, creant una il·luminació més realista. A diferència de la il·luminació directa, que només considera la llum que arriba directament des d'una font de llum, la GI té en compte la llum que es reflecteix en altres superfícies.
Implementació de la Il·luminació Global
Una manera comuna d'implementar la GI és utilitzar mapes de llum precomputats o tècniques en temps real com el "Screen Space Global Illumination" (SSGI).
Exemple de Codi: Il·luminació Global amb Mapes de Llum
// Codi simplificat per carregar i utilitzar un mapa de llum
ID3D11ShaderResourceView* lightMapSRV = nullptr;
D3DX11CreateShaderResourceViewFromFile(device, L"lightmap.dds", nullptr, nullptr, &lightMapSRV, nullptr);
// En el shader de píxels
Texture2D lightMap : register(t1);
SamplerState samplerState : register(s1);
float4 PSMain(PixelInputType input) : SV_TARGET {
float4 lightColor = lightMap.Sample(samplerState, input.texCoord);
return lightColor * input.color;
}
- Il·luminació Basada en Imatges (IBL)
Què és l'IBL?
L'Il·luminació Basada en Imatges (Image-Based Lighting, IBL) utilitza imatges de l'entorn per il·luminar objectes en una escena. Això permet una il·luminació més realista, ja que les imatges capturen la complexitat de la llum en el món real.
Implementació de l'IBL
L'IBL sovint es realitza utilitzant mapes cúbics (cubemaps) que representen l'entorn.
Exemple de Codi: Il·luminació Basada en Imatges
// Codi simplificat per carregar i utilitzar un cubemap
ID3D11ShaderResourceView* envMapSRV = nullptr;
D3DX11CreateShaderResourceViewFromFile(device, L"envmap.dds", nullptr, nullptr, &envMapSRV, nullptr);
// En el shader de píxels
TextureCube envMap : register(t2);
SamplerState samplerState : register(s2);
float4 PSMain(PixelInputType input) : SV_TARGET {
float3 reflectedDir = reflect(input.viewDir, input.normal);
float4 envColor = envMap.Sample(samplerState, reflectedDir);
return envColor * input.color;
}
- Ombres Dinàmiques
Què són les Ombres Dinàmiques?
Les ombres dinàmiques són ombres que es generen en temps real a mesura que les fonts de llum i els objectes es mouen en una escena. Això afegeix un nivell de realisme addicional.
Implementació d'Ombres Dinàmiques
Una tècnica comuna per generar ombres dinàmiques és utilitzar mapes d'ombres (shadow maps).
Exemple de Codi: Generació de Mapes d'Ombres
// Codi simplificat per generar un mapa d'ombres
ID3D11Texture2D* shadowMap = nullptr;
D3D11_TEXTURE2D_DESC texDesc = {};
texDesc.Width = 1024;
texDesc.Height = 1024;
texDesc.MipLevels = 1;
texDesc.ArraySize = 1;
texDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32_TYPELESS;
texDesc.BindFlags = D3D11_BIND_DEPTH_STENCIL | D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE;
device->CreateTexture2D(&texDesc, nullptr, &shadowMap);
// En el shader de píxels
Texture2D shadowMap : register(t3);
SamplerComparisonState shadowSampler : register(s3);
float4 PSMain(PixelInputType input) : SV_TARGET {
float shadow = shadowMap.SampleCmpLevelZero(shadowSampler, input.shadowCoord.xy, input.shadowCoord.z);
return shadow * input.color;
}
- Il·luminació Volumètrica
Què és la Il·luminació Volumètrica?
La il·luminació volumètrica simula com la llum interactua amb el medi ambient, com la boira o el fum, creant efectes de llum dispersa.
Implementació de la Il·luminació Volumètrica
Aquesta tècnica sovint es realitza utilitzant "volumetric lighting" o "god rays".
Exemple de Codi: Il·luminació Volumètrica
// Codi simplificat per implementar il·luminació volumètrica
float4 PSMain(PixelInputType input) : SV_TARGET {
float3 lightDir = normalize(lightPosition - input.worldPos);
float scatter = max(dot(input.viewDir, lightDir), 0.0);
float4 scatterColor = scatter * lightColor;
return scatterColor * input.color;
}Resum
En aquesta secció, hem explorat diverses tècniques avançades d'il·luminació que poden millorar la qualitat visual de les teves aplicacions DirectX. Hem cobert la il·luminació global, la il·luminació basada en imatges, les ombres dinàmiques i la il·luminació volumètrica. Aquestes tècniques requereixen una comprensió sòlida dels conceptes bàsics de DirectX i Direct3D, així com una implementació acurada per obtenir els millors resultats visuals.
En el següent tema, explorarem el mapatge d'ombres, una tècnica crucial per generar ombres realistes en temps real.
Curs de Programació DirectX
Mòdul 1: Introducció a DirectX
- Què és DirectX?
- Configuració de l'Entorn de Desenvolupament
- Comprendre l'API de DirectX
- Crear la Teva Primera Aplicació DirectX
Mòdul 2: Conceptes Bàsics de Direct3D
- Introducció a Direct3D
- Inicialitzar Direct3D
- Renderitzar un Triangle
- Gestionar el Bucle de Renderització
Mòdul 3: Treballar amb Shaders
Mòdul 4: Tècniques Avançades de Renderització
Mòdul 5: Models 3D i Animació
Mòdul 6: Optimització del Rendiment
- Perfilat i Depuració
- Optimitzar el Rendiment de la Renderització
- Gestió de Memòria
- Multifil en DirectX