Microsoft DirectX 9.0 SDK (December 2004)
シェーダーモデル 2.0
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Microsoft Visual Studio .NET 2003 Microsoft DirectX 9.0 SDK (December 2004) シェーダーモデル 2.0 |
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今回はちょっと面倒なことやります。ボリュームライトです。いわゆるスポットライトです。コンサートとかでバックで動いている光の筋です。
こんなやつです。画像が２枚ありますが、右側がボリュームライトです。左側はシェーダーを使用しないスポットライトです。これをここではフラットライトと命名しときます。
こうしてみるとわざわざシェーダー使用しなくてもフラットライトでいいんじゃねとも思います。
しかし、ちょっと待ってください。じつはボリュームライトには次のような利点があるんです。
とらが浮いてるのはとりあえず気にしないことにして、ボリュームライトの利点は上の画像をみれば一目瞭然でしょう。フラットライトはしょせん板ポリゴンをクロスにしてレンダリングしているだけなので
オブジェクトに重なったときに鋭いエッジが生じ不自然になります。それに対し、ボリュームライトはエッジが生じません。
さらにフラットライトでは厚みがないため明るくなるべきところが明るくなりません。上の画像ではとらの腹の部分が明るくなるはずです。ボリュームライトは厚み情報を持っているため、とらの腹の部分にライトがあたりうっすらと白くなっています。
さらに、
上の画像は両方ともボリュームライトです。比較するとわかりますが、スポットライトが向いている方向によって光の強さが変化します。
これはリアルでも起こる現象で、車のヘッドライトを正面から見たときはまぶしいけど、横から見るとまぶしくないという経験をしたことがあると思います。
この表現ができるのは、ボリュームライトが厚み情報をもっているためです。それに対し、フラットライトは厚み情報を持っていないため光の強さが一定です。
このようなわけでボリュームライトの利点がわかっていただけたと思います。とはいえフラットライトをやる価値がないというわけでもなく シェーダーを使用できない環境での代替手段として実装しておくことも必要かと思います。 というわけですのでフラットライトの実装方法を一応のせときます
「LightWave3D」上でのフラットライトモデルです。四角形ポリゴンを3枚用意し、上のように配置させます。
スポットライト部分をクロスさせた2枚のポリゴンと光源位置に1枚のポリゴンとなります。
そしてスポットライトに貼り付けるテクスチャーです。こんな感じにします。
あとはXファイルを出力して完成です。
当たり前の話ですが、「LightWave3D」である必要性はなく「Metasequoia」でもなんでもいいです。好きなツールを使用してください。
ソースは次のようにします。レンダリング部分のみかきます。
---Main.cpp---
//メッセージループからコールされる関数
BOOL MainLoop()
{
//****************************************************************
//不透明オブジェクトのレンダリングとかいろいろ処理
//****************************************************************
//どの方向からも視認できるように両面レンダリングにする
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE );
//半透明オブジェクトの場合ライティング計算しない
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_LIGHTING, FALSE );
//半透明オブジェクトのレンダリング時にZバッファへ書き込むと正しくレンダリングできなくなるので禁止する。
//ただしZバッファは参照するので不透明オブジェクトにより切り取りは行われる。
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_ZWRITEENABLE, FALSE );
//アルファブレンドを有効にする
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_ALPHABLENDENABLE, TRUE );
//加算合成
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_BLENDOP, D3DBLENDOP_ADD );
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_SRCBLEND, D3DBLEND_ONE );
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_DESTBLEND, D3DBLEND_ONE );
//****************************************************************
//フラットライトをレンダリング
//****************************************************************
//手前面のみレンダリングするようにする
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CCW );
//ライトを有効にする
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_LIGHTING, TRUE );
//Zバッファへの書き込みを有効にする
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_ZWRITEENABLE, TRUE );
//アルファブレンドを無効にする
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_ALPHABLENDENABLE, FALSE );
//****************************************************************
//いろいろ省略
//****************************************************************
}
以上です。上のソースはフラットライトのみに有効な設定というわけではなく基本的に半透明オブジェクト全てに有効です。 異なるのは合成方法くらいです。
さてフラットライトはこれくらいにして、いよいよボリュームライトにいきます。
まずは処理フローを説明します。
１．レンダーターゲットサーフェイスに切り替え、シーンのカラー情報をレンダリングする。
２．新しいレンダーターゲットサーフェイスに切り替え、ボリュームライトの奥面をレンダリングする。
３．新しいレンダーターゲットサーフェイスに切り替え、ボリュームライトの手前面をレンダリングする。
４．２ − ３ の結果(ボリュームライトの厚み情報)と１を合成する。
以上です。他にもやることあるんですが、概要としてはこんなところとなります。
さてソースです。
---Lambert10.fx---
float4x4 m_WVPP; //ワールド × ビュー × 遠近射影
float4 m_LightDir; //平行光源の方向ベクトル
float4 m_Ambient = 0.0f; //環境光
float m_ZF; //遠近射影行列の最遠近距離
sampler tex0 : register(s0); //オブジェクトのテクスチャー
struct VS_OUTPUT
{
float4 Pos : POSITION;
float4 Col : COLOR0;
float2 Tex : TEXCOORD0;
float4 PosWVP : TEXCOORD1;
};
VS_OUTPUT VS( float4 Pos : POSITION,
float4 Normal : NORMAL,
float2 Tex : TEXCOORD0 )
{
VS_OUTPUT Out;
Out.Pos = mul( Pos, m_WVPP );
Out.Tex = Tex;
float3 L = -m_LightDir.xyz;
float3 N = normalize( Normal.xyz );
Out.Col = max( m_Ambient, dot(N, L) );
Out.PosWVP = Out.Pos;
return Out;
}
struct PS_OUTPUT
{
float4 Col1 : COLOR0;
float4 Col2 : COLOR1;
};
PS_OUTPUT PS( VS_OUTPUT In )
{
PS_OUTPUT Out;
//色情報を格納する
Out.Col1 = tex2D( tex0, In.Tex );
Out.Col1.rgb = Out.Col1.rgb * In.Col.rgb;
//Z値情報を格納する
Out.Col2 = In.PosWVP.z / m_ZF;
return Out;
}
technique TShader
{
pass P0
{
VertexShader = compile vs_1_1 VS();
PixelShader = compile ps_2_0 PS();
}
}
シーンの色情報とＺ値情報を取得し、マルチレンダーターゲットサーフェイスにセットします。 Z値の取得で行列変換した頂点のZ値を遠近射影行列の最遠近距離で割り算しています。 この辺の意味はメモ書きで簡単に説明しているのでそちらを参照してください。
---VolumeLight1.fx---
float4x4 m_WVP; //ワールド × ビュー × 遠近射影
float4 m_Color; //ボリュームライトの色を指定する
float m_ZF; //遠近射影行列の最遠近距離
sampler tex0 : register(s0); //PASS0:ボリュームライトのテクスチャー PASS1:シーンのカラー情報テクスチャー
sampler tex1 : register(s1); //バックバッファのＺ値
sampler tex2 : register(s2); //ボリュームライトの手前面のＺ値
sampler tex3 : register(s3); //ボリュームライトの奥面のＺ値
//****************************************************************
//ボリュームライトのＺ値を取得する
//****************************************************************
struct VSVolume_OUTPUT
{
float4 Pos : POSITION;
float2 Tex : TEXCOORD0;
float4 PosWVP : TEXCOORD1;
};
VSVolume_OUTPUT VSVolume( float4 Pos : POSITION,
float2 Tex : TEXCOORD0 )
{
VSVolume_OUTPUT Out;
Out.Pos = mul( Pos, m_WVP );
Out.Tex = Tex;
Out.PosWVP = Out.Pos;
return Out;
}
float4 PSVolume( VSVolume_OUTPUT In ) : COLOR0
{
float4 Out;
//Z値をセット
Out.r = In.PosWVP.z / m_ZF;
//ボリュームライトに貼り付けたテクスチャーから色情報を取得する
Out.g = tex2D( tex0, In.Tex );
Out.b = 0.0f;
Out.a = 0.0f;
return Out;
}
//****************************************************************
//ボリュームライトの厚み情報を取得し、シーンのカラー情報と加算合成する
//****************************************************************
struct VSFinal_OUTPUT
{
float4 Pos : POSITION;
float2 Tex : TEXCOORD0;
};
VSFinal_OUTPUT VSFinal( float4 Pos : POSITION,
float2 Tex : TEXCOORD0 )
{
VSFinal_OUTPUT Out;
Out.Pos = Pos;
Out.Tex = Tex;
return Out;
}
//ボリュームライトの明るさを調整するための関数
float Adjustment( float pParameter )
{
return pParameter * 120.0f;
}
float4 PSFinal( VSFinal_OUTPUT In ) : COLOR
{
float4 Col;
//バックバッファのZ値情報
float z = tex2D( tex1, In.Tex ).r;
//ボリュームライトの手前面のＺ値を取得
float2 ColCCW = tex2D( tex2, In.Tex ).rg;
//ボリュームライトの奥面のＺ値を取得
float2 ColCW = tex2D( tex3, In.Tex ).rg;
float C;
//ボリュームライトが当たらない部分 または シーンのＺ値 <= ボリュームライトの手前面のＺ値のとき（ボリュームライトを完全に遮断するとき）
if( ColCW.r == 0.0f || z <= ColCCW.r )
{
Col = tex2D( tex0, In.Tex );
}
//シーンのＺ値 <= ボリュームライトの奥面のＺ値のとき
//ボリュームライトの中にオブジェクトが存在するとき(注意１)
else if( z <= ColCW.r && z >= ColCCW.r )
{
C = ( z - ColCCW.r );
//ボリュームライトの明るさを調節し、さらに手前面と奥面でそれぞれテクスチャーから取得した色情報の平均値を積算する(注意２)
C = Adjustment( C ) * ( ColCCW.g + ColCW.g ) * 0.5f;
Col = tex2D( tex0, In.Tex ) + m_Color * C;
}
else
{
C = ( ColCW.r - ColCCW.r );
C = Adjustment( C ) * ( ColCCW.g + ColCW.g ) * 0.5f;
Col = tex2D( tex0, In.Tex ) + m_Color * C;
}
return Col;
}
technique TShader
{
//ボリュームライトのＺ値を取得
pass P0
{
VertexShader = compile vs_1_1 VSVolume();
PixelShader = compile ps_2_0 PSVolume();
}
//ボリュームライトの厚みを計算し、シーンの色情報と加算合成する
pass P1
{
VertexShader = compile vs_1_1 VSFinal();
PixelShader = compile ps_2_0 PSFinal();
}
}
２ステップで処理します。まずステップ１ボリュームライトの手前、および奥面の Ｚ値を取得します。次にステップ２でボリュームライトの厚みを計算し、シーンの色情報と加算合成します。
(注意１) 厚み情報の計算には注意が必要です。図のようにスポットライト内にオブジェクトが入り込んでいるときはボリュームライトの厚みで明るさを計算するのではなく、
矢印の範囲で計算する必要があります。Lambert10.fxでシーンのＺ値情報を取得していましたが、この処理で必要になるからです。
(注意２) 手前面と奥面でそれぞれテクスチャーから取得した色情報の平均値を積算します。 これはボリュームライトの明るさは、厚み情報から取得するのですが、スポットライトは光源からは距離が遠くなるほど広がり厚みが増していきます。 本来は、光源に近い位置のほうが明るく遠くなるほど暗くなるべきなのですが、厚みで計算するため、明るさが逆になってしまいます。
このようになってしまいます。そのためこれを修正するため(注意２)の処理を行います。
ちなみにボリュームライトの「LightWave3D」上のモデルは上のようになります。テクスチャーを貼り付けています。画面右下が光源位置です。
---Lambert.h---
class LAMBERT10
{
private:
LPD3DXEFFECT m_pEffect;
D3DXHANDLE m_pTechnique, m_pWVPP, m_pLightDir, m_pAmbient, m_pZF;
D3DXMATRIX m_matView, m_matProj;
LPDIRECT3DDEVICE9 m_pd3dDevice;
public:
LAMBERT10( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice );
~LAMBERT10();
void Invalidate();
void Restore();
HRESULT Load();
void Begin();
void BeginPass();
void SetAmbient( float Ambient );
void SetAmbient( D3DXVECTOR4* pAmbient );
void SetMatrix( D3DXMATRIX* pMatWorld, D3DXVECTOR4* pLightDir, float pZF );
void CommitChanges();
void EndPass();
void End();
BOOL IsOK();
LPD3DXEFFECT GetEffect(){ return m_pEffect; };
};
---Lambert.cpp---
LAMBERT10::LAMBERT10( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice )
{
m_pd3dDevice = pd3dDevice;
m_pEffect = NULL;
}
LAMBERT10::~LAMBERT10()
{
//SafeReleaseは関数ではなくマクロ
//#define SafeRelease(x) { if(x) { (x)->Release(); (x)=NULL; } }
SafeRelease( m_pEffect );
}
void LAMBERT10::Invalidate()
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->OnLostDevice();
}
void LAMBERT10::Restore()
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->OnResetDevice();
}
HRESULT LAMBERT10::Load()
{
D3DCAPS9 caps;
m_pd3dDevice->GetDeviceCaps( &caps );
if( caps.VertexShaderVersion >= D3DVS_VERSION( 1, 1 ) && caps.PixelShaderVersion >= D3DPS_VERSION( 2, 0 ) )
{
LPD3DXBUFFER pErr = NULL;
HRESULT hr = D3DXCreateEffectFromFile( m_pd3dDevice, _T("Lambert10.fx"), NULL, NULL, 0, NULL, &m_pEffect, &pErr );
if( SUCCEEDED( hr ) )
{
m_pTechnique = m_pEffect->GetTechniqueByName( "TShader" );
m_pWVPP = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_WVPP" );
m_pLightDir = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_LightDir" );
m_pAmbient = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_Ambient" );
m_pZF = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_ZF" );
m_pEffect->SetTechnique( m_pTechnique );
}
else
{
return -1;
}
}
else
{
return -2;
}
return S_OK;
}
void LAMBERT10::Begin()
{
if( m_pEffect )
{
m_pd3dDevice->GetTransform( D3DTS_VIEW, &m_matView );
m_pd3dDevice->GetTransform( D3DTS_PROJECTION, &m_matProj );
m_pEffect->Begin( NULL, 0 );
}
}
void LAMBERT10::BeginPass()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->BeginPass(0);
}
}
void LAMBERT10::SetAmbient( float Ambient )
{
if( m_pEffect )
{
D3DXVECTOR4 A;
A = D3DXVECTOR4( Ambient, Ambient, Ambient, 1.0f );
m_pEffect->SetVector( m_pAmbient, &A );
}
else
{
D3DMATERIAL9 old_material;
m_pd3dDevice->GetMaterial( &old_material );
old_material.Ambient.r = Ambient;
old_material.Ambient.g = Ambient;
old_material.Ambient.b = Ambient;
old_material.Ambient.a = 1.0f;
m_pd3dDevice->SetMaterial( &old_material );
}
}
void LAMBERT10::SetAmbient( D3DXVECTOR4* pAmbient )
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->SetVector( m_pAmbient, pAmbient );
else
{
D3DMATERIAL9 old_material;
m_pd3dDevice->GetMaterial( &old_material );
old_material.Ambient.r = pAmbient->x;
old_material.Ambient.g = pAmbient->y;
old_material.Ambient.b = pAmbient->z;
old_material.Ambient.a = pAmbient->w;
m_pd3dDevice->SetMaterial( &old_material );
}
}
void LAMBERT10::SetMatrix( D3DXMATRIX* pMatWorld, D3DXVECTOR4* pLightDir, float pZF )
{
if( m_pEffect )
{
D3DXMATRIX m, m1;
D3DXVECTOR4 LightDir;
D3DXVECTOR4 v;
//射影行列に左手座標系遠近射影行列を使用する
m = (*pMatWorld) * m_matView * m_matProj;
m_pEffect->SetMatrix( m_pWVP, &m );
//Light
LightDir = *pLightDir;
D3DXMatrixInverse( &m1, NULL, pMatWorld );
D3DXVec4Transform( &v, &LightDir, &m1 );
D3DXVec4Normalize( &v, &v );
m_pEffect->SetVector( m_pLightDir, &v );
//遠近射影行列の最遠近距離をセット
m_pEffect->SetFloat( m_pZF, pZF );
}
else
m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD, pMatWorld );
}
void LAMBERT10::CommitChanges()
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->CommitChanges();
}
void LAMBERT10::EndPass()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->EndPass();
}
}
void LAMBERT10::End()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->End();
}
}
BOOL LAMBERT10::IsOK()
{
if( m_pEffect )
return TRUE;
return FALSE;
}
シーンのカラー情報をランバート拡散照明で計算します。
---VolumeLight.h---
//D3D2DSQUAREは2Dオブジェクト。詳細は表面化散乱(Subsurface Scattering) を参照
class VOLUME_LIGHT : public D3D2DSQUARE
{
private:
LPD3DXEFFECT m_pEffect;
D3DXHANDLE m_pTechnique, m_pWVP, m_pColor, m_pZF;
D3DXMATRIX m_matView, m_matProj;
LPDIRECT3DDEVICE9 m_pd3dDevice;
D3DPRESENT_PARAMETERS* m_pd3dParameters;
public:
VOLUME_LIGHT( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters );
~VOLUME_LIGHT();
void Invalidate();
void Restore();
HRESULT Load();
void Step1Begin();
void Step1BeginPass();
void Step1SetMatrix( D3DXMATRIX* pMatWorld, float pZF );
void Step1EndPass();
void Step1End();
void Step2Begin();
void Step2BeginPass();
void Step2SetMatrix( D3DXMATRIX* pMatWorld, float pZF );
void Step2EndPass();
void Step2End();
void Step3Render( D3DXVECTOR4* pColor );
void CommitChanges();
BOOL IsOK();
LPD3DXEFFECT GetEffect(){ return m_pEffect; };
};
---VolumeLight.cpp---
VOLUME_LIGHT::VOLUME_LIGHT( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters ) : D3D2DSQUARE( pd3dDevice, pd3dParameters )
{
m_pd3dDevice = pd3dDevice;
m_pd3dParameters = pd3dParameters;
m_pEffect = NULL;
}
VOLUME_LIGHT::~VOLUME_LIGHT()
{
//SafeReleaseは関数ではなくマクロ
//#define SafeRelease(x) { if(x) { (x)->Release(); (x)=NULL; } }
SafeRelease( m_pEffect );
}
void VOLUME_LIGHT::Invalidate()
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->OnLostDevice();
}
void VOLUME_LIGHT::Restore()
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->OnResetDevice();
}
HRESULT VOLUME_LIGHT::Load()
{
D3DCAPS9 caps;
HRESULT hr;
m_pd3dDevice->GetDeviceCaps( &caps );
if( caps.VertexShaderVersion >= D3DVS_VERSION( 1, 1 ) && caps.PixelShaderVersion >= D3DPS_VERSION( 2, 0 ) )
{
hr = D3D2DSQUARE::Load();
if( FAILED( hr ) )
return -1;
//シェーダーの初期化
LPD3DXBUFFER pErr = NULL;
hr = D3DXCreateEffectFromFile( m_pd3dDevice, _T("VolumeLight.fx"), NULL, NULL, 0, NULL, &m_pEffect, &pErr );
if( FAILED( hr ) )
return -2;
m_pTechnique = m_pEffect->GetTechniqueByName( "TShader" );
m_pWVP = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_WVP" );
m_pColor = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_Color" );
m_pZF = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_ZF" );
m_pEffect->SetTechnique( m_pTechnique );
}
else
{
return -3;
}
return S_OK;
}
//****************************************************************
//ボリュームライトの手前面のＺ値を取得
//****************************************************************
void VOLUME_LIGHT::Step1Begin()
{
if( m_pEffect )
{
m_pd3dDevice->GetTransform( D3DTS_VIEW, &m_matView );
m_pd3dDevice->GetTransform( D3DTS_PROJECTION, &m_matProj );
m_pEffect->Begin( NULL, 0 );
}
}
void VOLUME_LIGHT::Step1BeginPass()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->BeginPass( 0 );
}
}
void VOLUME_LIGHT::Step1SetMatrix( D3DXMATRIX* pMatWorld, float pZF )
{
if( m_pEffect )
{
D3DXMATRIX m;
//ワールド × ビュー 遠近射影行列
m = (*pMatWorld) * m_matView * m_matProj;
m_pEffect->SetMatrix( m_pWVP, &m );
//遠近射影行列の最遠近距離を設定
m_pEffect->SetFloat( m_pZF, pZF );
}
else
m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD, pMatWorld );
}
void VOLUME_LIGHT::Step1EndPass()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->EndPass();
}
}
void VOLUME_LIGHT::Step1End()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->End();
}
}
//****************************************************************
//ボリュームライトの奥面のＺ値を取得
//****************************************************************
void VOLUME_LIGHT::Step2Begin()
{
if( m_pEffect )
{
//新しいピクセル値が、現在のピクセル値より大きいときにＺバッファに書きこむ。
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_ZFUNC, D3DCMP_GREATER );
//背面を右回りでカリングする。奥面をレンダリングする。
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CW );
m_pEffect->Begin( NULL, 0 );
}
}
void VOLUME_LIGHT::Step2BeginPass()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->BeginPass( 0 );
}
}
void VOLUME_LIGHT::Step2SetMatrix( D3DXMATRIX* pMatWorld, float pZF )
{
if( m_pEffect )
{
D3DXMATRIX m;
//ワールド × ビュー 遠近射影行列
m = (*pMatWorld) * m_matView * m_matProj;
m_pEffect->SetMatrix( m_pWVP, &m );
//遠近射影行列の最遠近距離を設定
m_pEffect->SetFloat( m_pZF, pZF );
}
else
m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD, pMatWorld );
}
void VOLUME_LIGHT::Step2EndPass()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->EndPass();
}
}
void VOLUME_LIGHT::Step2End()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->End();
//新しいピクセル値が、現在のピクセル値より小さいときにＺバッファに書き込む。
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_ZFUNC, D3DCMP_LESSEQUAL );
//背面を左回りでカリングする。手前面をレンダリングする。
m_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CCW );
}
}
//****************************************************************
//ボリュームライトの厚みを計算し、シーンのカラー情報と合成
//****************************************************************
void VOLUME_LIGHT::Step3Render( D3DXVECTOR4* pColor )
{
if( m_pEffect )
{
D3DXVECTOR4 Color;
if( pColor == NULL )
Color = D3DXVECTOR4( 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f );
else
CopyMemory( &Color, pColor, sizeof( D3DXVECTOR4 ) );
//ボリュームライトの色を設定する
m_pEffect->SetVector( m_pColor, &Color );
m_pEffect->Begin( NULL, 0 );
m_pEffect->BeginPass( 1 );
D3D2DSQUARE::Render();
m_pEffect->EndPass();
m_pEffect->End();
}
}
void VOLUME_LIGHT::CommitChanges()
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->CommitChanges();
}
BOOL VOLUME_LIGHT::IsOK()
{
if( m_pEffect )
return TRUE;
return FALSE;
}
ボリュームライトの厚みを計算し、シーンのカラー情報と合成します。 外部からはStep1、Step2、Step3と順番にコールして処理します。 IDirect3DDevice9::SetRenderStateによりボリュームライトの手前、奥のどちらをレンダリングするかを 切り替えています。
---Main.cpp---
LPDIRECT3DDEVICE9 m_pd3dDevice = NULL;
D3DPRESENT_PARAMETERS m_d3dParameters;
//シーンのメッシュ
//DirectX SDK(December 2004) に添付されているDXUTMesh.cppファイルにあるヘルパークラス群
CDXUTMesh* m_pMeshBack = NULL;
CDXUTMesh* m_pMeshVolumeLight = NULL;
//シーンのカラー情報とＺ値情報を取得する
LAMBERT10* m_pLambert = NULL;
//ボリュームライトシェーダークラス
VOLUME_LIGHT* m_pVolumeLight = NULL;
//シーンのカラー情報を格納するサーフェイスの宣言
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pColorTexture = NULL;
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pColorSurface = NULL;
//シーンのZ値を格納するサーフェイス
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pZMapTexture = NULL;
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pZMapSurface = NULL;
//ボリュームライトの手前面と奥面のＺ値情報
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pVolumeLightTexture[2];
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pVolumeLightSurface[2];
UINT nWidth = 1024;
UINT nHeight = 768;
//太陽の位置ベクトル
D3DXVECTOR4 LightPos = D3DXVECTOR4( 100.0f, 100.0f, -300.0f, 1.0f );
//平行光源の光の方向ベクトル
D3DXVECTOR4 LightDir;
//視点の位置ベクトル
D3DXVECTOR4 EyePos = D3DXVECTOR4( 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f );
bool RenderOK = false;
int APIENTRY WinMain( HINSTANCE hInstance,
HINSTANCE /*hPrevInstance*/,
LPSTR /*lpCmpLine*/,
INT /*nCmdShow*/)
{
char* AppName = "Tutrial";
MSG msg;
ZeroMemory(&msg, sizeof(MSG));
HWND hWnd = NULL;
WNDCLASSEX wc;
wc.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
wc.style = CS_VREDRAW | CS_HREDRAW;
wc.lpfnWndProc = (WNDPROC)WndProc;
wc.cbClsExtra = 0;
wc.cbWndExtra = sizeof(DWORD);
wc.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
wc.hIcon = NULL;
wc.hIconSm = NULL;
wc.lpszMenuName = NULL;
wc.lpszClassName = AppName;
wc.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject( BLACK_BRUSH );
wc.hInstance = hInstance;
RegisterClassEx(&wc);
//****************************************************************
//ここでウィンドウの作成処理
//****************************************************************
//****************************************************************
//ここでDirect3Dの初期化を行う。
//****************************************************************
//メッシュのロード
m_pMeshBack = new CDXUTMesh();
m_pMeshBack->Create( m_pd3dDevice, _T("res\\01.x") );
m_pMeshBack->SetFVF( m_pd3dDevice, D3DFVF_XYZ | D3DFVF_NORMAL | D3DFVF_TEX1 );
m_pMeshVolumeLight = new CDXUTMesh();
m_pMeshVolumeLight->Create( m_pd3dDevice, _T("res\\02.x") );
m_pMeshVolumeLight->SetFVF( m_pd3dDevice, D3DFVF_XYZ | D3DFVF_NORMAL | D3DFVF_TEX1 );
//ランバート拡散照明クラスの初期化
m_pLambert = new LAMBERT10( m_pd3dDevice );
m_pLambert->Load();
//ボリュームライトクラスの初期化
m_pVolumeLight = new VOLUME_LIGHT( m_pd3dDevice, &m_d3dParameters );
m_pVolumeLight->Load();
//平行光源の位置ベクトルから方向ベクトルを計算する
LightDir = D3DXVECTOR4( -LightPos.x, -LightPos.y, -LightPos.z, 0.0f );
D3DXVec3Normalize( (D3DXVECTOR3*)&LightDir, (D3DXVECTOR3*)&LightDir );
RenderOK = true;
//デバイス消失後にリストアする必要があるオブジェクトの初期化
Restore();
::ShowWindow(hWnd, SW_SHOW);
::UpdateWindow(hWnd);
do
{
if( ::PeekMessage( &msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE ) )
{
::TranslateMessage(&msg);
::DispatchMessage(&msg);
}
else
{
if( MainLoop(hWnd) == FALSE )
::DestroyWindow( hWnd );
}
}while( msg.message != WM_QUIT );
::UnregisterClass( AppName, hInstance );
return msg.wParam;
}
//デバイスのリセット前に開放すべきオブジェクト
void Invalidate()
{
m_pLambert->Invalidate();
m_pVolumeLight->Invalidate();
for( int i=0; i<2; i++ )
{
SafeRelease( m_pVolumeLightSurface[i] );
SafeRelease( m_pVolumeLightTexture[i] );
}
SafeRelease( m_pZMapSurface );
SafeRelease( m_pZMapTexture );
SafeRelease( m_pColorSurface );
SafeRelease( m_pColorTexture );
}
//デバイスのリセット後に初期化すべきオブジェクト
void Restore()
{
m_pLambert->Restore();
m_pVolumeLight->Restore();
//シーンのレンダリング結果を格納するサーフェイス
m_pd3dDevice->CreateTexture( nWidth,
nHeight,
1,
D3DUSAGE_RENDERTARGET,
D3DFMT_A8R8G8B8,
D3DPOOL_DEFAULT,
&m_pColorTexture,
NULL );
m_pColorTexture->GetSurfaceLevel( 0, &m_pColorSurface );
//シーンのZ値を格納するサーフェイス
m_pd3dDevice->CreateTexture( nWidth,
nHeight,
1,
D3DUSAGE_RENDERTARGET,
D3DFMT_R32F,
D3DPOOL_DEFAULT,
&m_pZMapTexture,
NULL );
m_pZMapTexture->GetSurfaceLevel( 0, &m_pZMapSurface );
for( int i=0; i<2; i++ )
{
m_pd3dDevice->CreateTexture( nWidth,
nHeight,
1,
D3DUSAGE_RENDERTARGET,
D3DFMT_G16R16F,
D3DPOOL_DEFAULT,
&m_pVolumeLightTexture[i],
NULL );
m_pVolumeLightTexture[i]->GetSurfaceLevel( 0, &m_pVolumeLightSurface[i] );
}
//固定機能パイプラインライティングを設定する
D3DLIGHT9 Light;
ZeroMemory(&Light, sizeof(D3DLIGHT9));
Light.Type = D3DLIGHT_DIRECTIONAL;
Light.Direction = D3DXVECTOR3( LightDir.x, LightDir.y, LightDir.z );
Light.Ambient = D3DXCOLOR( 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f );
Light.Diffuse = D3DXCOLOR( 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f );
Light.Specular = D3DXCOLOR( 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f );
m_pd3dDevice->SetLight(0, &Light);
m_pd3dDevice->LightEnable(0, TRUE);
D3DMATERIAL9 Material;
ZeroMemory( &Material, sizeof( Material ) );
Material.Diffuse.r = 1.0f;
Material.Diffuse.g = 1.0f;
Material.Diffuse.b = 1.0f;
Material.Diffuse.a = 1.0f;
m_pd3dDevice->SetMaterial( &Material );
}
//メッセージループからコールされる関数
BOOL MainLoop()
{
HRESULT hr;
//レンダリング不可能
if( RenderOK == false )
{
hr = m_pd3dDevice->TestCooperativeLevel();
switch( hr )
{
//デバイスは消失しているがReset可能
case D3DERR_DEVICENOTRESET:
//開放
Invalidate();
//デバイスをリセットする
hr = m_pd3dDevice->Reset( &m_d3dParameters );
switch( hr )
{
//デバイスロスト
case D3DERR_DEVICELOST:
break;
//内部ドライバーエラー
case D3DERR_DRIVERINTERNALERROR:
return FALSE;
break;
//メソッドの呼び出しが無効です
case D3DERR_INVALIDCALL:
return FALSE;
break;
case S_OK:
//初期化
Restore();
RenderOK = true;
}
break;
}
}
//レンダリング可能
else
{
LPDIRECT3DSURFACE9 OldSurface = NULL;
m_pd3dDevice->GetRenderTarget( 0, &OldSurface );
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, m_pColorSurface );
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 1, m_pZMapSurface );
//シーンのクリア
m_pd3dDevice->Clear( 0L,
NULL,
D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER,
0x0,
1.0f,
0L );
m_pd3dDevice->BeginScene();
D3DXMATRIX matProj, matView, matWorld;
float zf = 220.0f;
//遠近射影行列(注意４)
D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj,
D3DX_PI/4.0f,
4.0f / 3.0f,
10.0f,
zf );
m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_PROJECTION, &matProj );
//ビュー座標変換
D3DXMatrixIdentity( &matView );
m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_VIEW, &matView );
//ワールド座標変換
D3DXMatrixIdentity( &matWorld );
m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD, &matWorld );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MINFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MAGFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MIPFILTER, D3DTEXF_NONE );
//****************************************************************
//STEP1:シーンのレンダリングを行い、カラー情報とＺ値情報を取得する
//****************************************************************
m_pLambert->Begin();
m_pLambert->SetMatrix( &matWorld, &LightDir, zf );
m_pLambert->BeginPass();
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pMeshBack->m_pTextures[0] );
m_pMeshBack->m_pLocalMesh->DrawSubset( 0 );
m_pLambert->EndPass();
m_pLambert->End();
//レンダーターゲットをバックバッファに戻す
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, OldSurface );
SafeRelease( OldSurface );
//ステージ１を無効にする
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 1, NULL );
//****************************************************************
//STEP2:ボリュームライトの手前面のＺ値を取得する
//****************************************************************
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, m_pVolumeLightSurface[0] );
m_pd3dDevice->Clear( 0L,
NULL,
D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER,
0x0,
1.0f,
0L );
m_pVolumeLight->Step1Begin();
m_pVolumeLight->Step1SetMatrix( &matWorld, zf );
m_pVolumeLight->Step1BeginPass();
m_pMeshVolumeLight->m_pLocalMesh->DrawSubset( 0 );
m_pVolumeLight->Step1EndPass();
m_pVolumeLight->Step1End();
//****************************************************************
//STEP3:ボリュームライトの奥面のＺ値を取得する
//****************************************************************
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, m_pVolumeLightSurface[1] );
m_pd3dDevice->Clear( 0L,
NULL,
D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER,
0x0,
0.0f,
0L );
m_pVolumeLight->Step2Begin();
m_pVolumeLight->Step2SetMatrix( &matWorld, zf );
m_pVolumeLight->Step2BeginPass();
m_pMeshVolumeLight->m_pLocalMesh->DrawSubset( 0 );
m_pVolumeLight->Step2EndPass();
m_pVolumeLight->Step2End();
//レンダーターゲットをバックバッファに戻す
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, OldSurface );
SafeRelease( OldSurface );
//****************************************************************
//STEP4:ボリュームライトの厚みを計算し、シーンの色情報と合成する
//****************************************************************
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pColorTexture );
m_pd3dDevice->SetTexture( 1, m_pZMapTexture );
m_pd3dDevice->SetTexture( 2, m_pVolumeLightTexture[0] );
m_pd3dDevice->SetTexture( 3, m_pVolumeLightTexture[1] );
m_pVolumeLight->Step3Render( NULL );
m_pd3dDevice->SetTexture( 1, NULL );
m_pd3dDevice->SetTexture( 2, NULL );
m_pd3dDevice->SetTexture( 3, NULL );
m_pd3dDevice->EndScene();
hr = m_pd3dDevice->Present( NULL, NULL, NULL, NULL );
//デバイスロストのチェック
switch( hr )
{
//デバイスロスト
case D3DERR_DEVICELOST:
RenderOK = false;
break;
//内部ドライバーエラー
case D3DERR_DRIVERINTERNALERROR:
return FALSE;
break;
//メソッドの呼び出しが無効です
case D3DERR_INVALIDCALL:
return FALSE;
break;
}
}
return TRUE;
}
(注意４) レンダリング対象の範囲がすべて正しくレンダリングできるように引数を調整してください。
これで以上です。どうもお疲れ様でした。長かったでした。しかし、これだけ長かったにもかかわらず実はまだ問題があります。
上の画像をみてください。ボリュームライトがオブジェクトを貫通しています。
本当ならばとらにさえぎられる部分が生じるはずです。
次はボリュームライトの照射方向がカメラ位置を向いていないときです。
本当ならばこのときは明るくならないはずです。しかし、ボリュームライトの厚み情報から明るさを計算しているためこのときも明るくなってしまいます。
これが現在わかっている問題点です。解決方法が思いついたら(思いついたらね)修正しようと思います。
あとエッジが鋭いのが気になります。VolumeLight1.fxファイルのAdjustment関数内の処理を調整すればなんとかなるかな。もしくはボリュームライトをレンダリングした後ブラーフィルターかますか。