Microsoft DirectX 9.0 SDK (December 2004)
シェーダーモデル 2.0
|
|
Microsoft Visual Studio .NET 2003 Microsoft DirectX 9.0 SDK (December 2004) シェーダーモデル 2.0 |
| ■瞳孔シミュレーション | Prev Top Next |
| 関連ページ：ランバート拡散照明 |
今回は、瞳孔シミュレーションをやります。人間の目は自然界の光の明るさのすべての範囲を同時に視認することはできません。 したがって瞳孔のしぼりを周囲の明るさ具合にあわせて変更し、見える範囲を変更し、見えるように調整します。 明るいところから、急激に暗いところに移動したとき最初は何も見えないですがしばらく待つと見えるようになるという 経験をしたことがあると思います。処理のイメージとしてはシーン全体が暗いときはシーン全体を明るくし 明るいときは暗くなるように変換かけることになります。この処理をトーンマッピングといいます。
正面にトンネルがあります。これからトンネル内に進入します。
→
左の画像が進入直後で、右の画像がしばらく待ったときです。進入直後は真っ暗でトンネルの壁のテクスチャーが黒くつぶれています。
しかし、しばらく待つと明るくなっていきトンネルの壁のテクスチャーが見えるようになります。
まあここではわかりやすさのために極端に明るくしていますが、実際にはもう少し暗いほうが自然だと思います。
１．浮動小数点数フォーマットのレンダーターゲットサーフェイスに切り替え、シーンをレンダリングします。
ここでライティング計算しないマテリアル情報をＲＧＢ成分、ライティング計算した拡散反射率をＡ成分にそれぞれ格納します。
２．負荷軽減のために１の結果を縮小バッファにコピーします。
３．CPU側で２の結果にアクセスし、α成分の平均値を計算します。これがシーン全体の明るさになります。
４．１の結果を参照し、ＲＧＢ成分にライティングを施しつつ、３の結果のバイアス値を加算します。
以上です。簡単に説明してますが、今回ははっきりいって面倒です(笑)。
ではソースを見ていきます。
---Lambert11.fx---
float4x4 m_WVP; //ワールド × ビュー × 射影
float4 m_LightDir; //照明の方向ベクトル
float4 m_Ambient; //環境光
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;
};
//バーテックスシェーダー
VS_OUTPUT VS( float4 Pos : POSITION, //頂点の位置
float4 Normal : NORMAL, //法線ベクトル
float4 Color : COLOR0, //頂点カラー
float2 Tex : TEXCOORD0 //テクセル
)
{
VS_OUTPUT Out;
Out.Pos = mul( Pos, m_WVP );
Out.Tex = Tex;
float3 L = -m_LightDir.xyz;
float3 N = normalize( Normal.xyz );
//頂点カラーを考慮し、拡散反射率を計算する
Out.Col = max( m_Ambient, dot(N, L) * Color );
return Out;
}
//ピクセルシェーダー
float4 PS( VS_OUTPUT In ) : COLOR0
{
float4 Out;
//ＲＧＢ成分にマテリアル情報を格納する
Out.rgb = tex2D( tex0, In.Tex ).rgb;
//α成分に拡散反射率を格納する
Out.a = In.Col.r;
return Out;
}
technique TShader
{
pass P0
{
VertexShader = compile vs_1_1 VS();
PixelShader = compile ps_1_1 PS();
}
}
シーンのレンダリングを行います。ベースはランバート拡散照明です。 これまでは頂点カラーを考慮してなかったのですが、トンネルの内部を暗くする必要があるため、頂点カラーを考慮するように修正しました。 さらにオブジェクトのマテリアル情報と拡散反射率情報を別々に格納します。これはあらかじめライティング処理を行ったイメージをサーフェイスに格納しておくと、 シーンが非常に暗いとき色が黒くつぶれてしまい、トーンマッピング処理により明るくなっても テクスチャーの模様がつぶれたままになってしまうからです。
---Lambert.h---
class LAMBERT11
{
private:
LPD3DXEFFECT m_pEffect;
D3DXHANDLE m_pTechnique, m_pWVP, m_pLightDir, m_pAmbient;
D3DXMATRIX m_matView, m_matProj;
LPDIRECT3DDEVICE9 m_pd3dDevice;
public:
LAMBERT11( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice );
~LAMBERT11();
void Invalidate();
void Restore();
HRESULT Load();
void Begin();
void BeginPass();
void SetAmbient( float Ambient );
void SetAmbient( D3DXVECTOR4* pAmbient );
void SetMatrix( D3DXMATRIX* pMatWorld, D3DXVECTOR4* pLightDir );
void CommitChanges();
void EndPass();
void End();
BOOL IsOK();
LPD3DXEFFECT GetEffect(){ return m_pEffect; };
};
---Lambert.cpp---
LAMBERT11::LAMBERT11( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice )
{
m_pd3dDevice = pd3dDevice;
m_pEffect = NULL;
}
LAMBERT11::~LAMBERT11()
{
SafeRelease( m_pEffect );
}
void LAMBERT11::Invalidate()
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->OnLostDevice();
}
void LAMBERT11::Restore()
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->OnResetDevice();
}
HRESULT LAMBERT11::Load()
{
D3DCAPS9 caps;
m_pd3dDevice->GetDeviceCaps( &caps );
if( caps.VertexShaderVersion >= D3DVS_VERSION( 1, 1 ) && caps.PixelShaderVersion >= D3DPS_VERSION( 1, 1 ) )
{
LPD3DXBUFFER pErr = NULL;
HRESULT hr = D3DXCreateEffectFromFile( m_pd3dDevice, _T("Lambert11.fx"), NULL, NULL, 0, NULL, &m_pEffect, &pErr );
if( SUCCEEDED( hr ) )
{
m_pTechnique = m_pEffect->GetTechniqueByName( "TShader" );
m_pWVP = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_WVP" );
m_pLightDir = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_LightDir" );
m_pAmbient = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_Ambient" );
m_pEffect->SetTechnique( m_pTechnique );
}
else
{
return -1;
}
}
else
{
return -2;
}
return S_OK;
}
void LAMBERT11::Begin()
{
if( m_pEffect )
{
m_pd3dDevice->GetTransform( D3DTS_VIEW, &m_matView );
m_pd3dDevice->GetTransform( D3DTS_PROJECTION, &m_matProj );
m_pEffect->Begin( NULL, 0 );
}
}
void LAMBERT11::BeginPass()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->BeginPass(0);
}
}
void LAMBERT11::SetAmbient( float Ambient //環境光
)
{
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 LAMBERT11::SetAmbient( D3DXVECTOR4* pAmbient //環境光
)
{
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 LAMBERT11::SetMatrix( D3DXMATRIX* pMatWorld, //ワールド行列
D3DXVECTOR4* pLightDir //平行光源の方向ベクトル
)
{
if( m_pEffect )
{
D3DXMATRIX m, m1;
D3DXVECTOR4 LightDir;
D3DXVECTOR4 v;
m = (*pMatWorld) * m_matView * m_matProj;
m_pEffect->SetMatrix( m_pWVP, &m );
LightDir = *pLightDir;
D3DXMatrixInverse( &m1, NULL, pMatWorld );
D3DXVec4Transform( &v, &LightDir, &m1 );
//XYZ成分について正規化する
D3DXVec3Normalize( (D3DXVECTOR3*)&v, (D3DXVECTOR3*)&v );
m_pEffect->SetVector( m_pLightDir, &v );
}
else
m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD, pMatWorld );
}
void LAMBERT11::CommitChanges()
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->CommitChanges();
}
void LAMBERT11::EndPass()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->EndPass();
}
}
void LAMBERT11::End()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->End();
}
}
BOOL LAMBERT11::IsOK()
{
if( m_pEffect )
return TRUE;
return FALSE;
}
ランバート拡散照明の制御クラスです。
---ToneMapping1.fx---
float m_AddColor; //シーン全体にかけるバイアス値
sampler s0 : register(s0); //バックバッファのイメージ
struct VS_OUTPUT
{
float4 Pos : POSITION;
float2 Tex : TEXCOORD0;
};
VS_OUTPUT VS( float4 Pos : POSITION,
float2 Tex : TEXCOORD0 )
{
VS_OUTPUT Out;
Out.Pos = Pos;
Out.Tex = Tex;
return Out;
}
float4 PS( VS_OUTPUT In ) : COLOR0
{
float4 Out = tex2D( s0, In.Tex );
//オブジェクトのマテリアル情報をＲＧＢ成分に、拡散反射率をα成分に格納しているので、
//積算してライティング処理を適応する。
Out.rgb = Out.rgb * Out.a;
//シーン全体に単純にバイアス値を加算するとシーンが白くなってしまうので
//ＲＧＢ成分を正規化した値とバイアス値を積算した値を加算する。
Out.rgb = Out.rgb + normalize( Out.rgb ) * m_AddColor;
return Out;
}
technique TShader
{
pass P0
{
VertexShader = compile vs_1_1 VS();
PixelShader = compile ps_2_0 PS();
}
}
トーンマッピング処理です。
---ToneMapping.h---
//D3D2DSQUAREはスクリーン全体をおおう2Dオブジェクト(表面化散乱(Subsurface Scattering) ページ参照)
class TONE_MAPPING1 : public D3D2DSQUARE
{
private:
LPD3DXEFFECT m_pEffect;
D3DXHANDLE m_pTechnique, m_pAddColor;
LPDIRECT3DDEVICE9 m_pd3dDevice;
float m_MinColor, m_MaxColor, m_AddColor, m_AddColorTotal;
public:
TONE_MAPPING1( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters );
TONE_MAPPING1( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, UINT Width, UINT Height );
~TONE_MAPPING1();
void Invalidate();
void Restore();
HRESULT Load( float MinColor = 0.2f, float MaxColor = 1.0f, float AddColor = 0.001f );
void Render( float ToneColor );
BOOL IsOK();
LPD3DXEFFECT GetEffect(){ return m_pEffect; };
};
---ToneMapping.cpp---
TONE_MAPPING1::TONE_MAPPING1( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters ) : D3D2DSQUARE( pd3dDevice, pd3dParameters )
{
m_pd3dDevice = pd3dDevice;
m_pEffect = NULL;
m_MinColor = 0.0f; //瞳孔の下限値。シーンの明るさがこの値より暗いときシーンを徐々に明るくする。
m_MaxColor = 0.0f; //瞳孔の上限値。シーンの明るさがこの値より明るいときシーンを徐々に暗くする。
m_AddColor = 0.0f; //シーンを徐々に明るくするときの加算値。正の値。
m_AddColorTotal = 0.0f; //シーンにかけるバイアス値。
}
TONE_MAPPING1::~TONE_MAPPING1()
{
//SafeReleaseは関数ではなくマクロ
//#define SafeRelease(x) { if(x) { (x)->Release(); (x)=NULL; } }
SafeRelease( m_pEffect );
}
HRESULT TONE_MAPPING1::Load( float MinColor, float MaxColor, float AddColor )
{
D3DCAPS9 caps;
m_pd3dDevice->GetDeviceCaps( &caps );
if( caps.VertexShaderVersion >= D3DVS_VERSION( 1, 1 ) && caps.PixelShaderVersion >= D3DPS_VERSION( 2, 0 ) )
{
HRESULT hr = D3D2DSQUARE::Load();
if( FAILED( hr ) )
return -1;
if( MinColor > MaxColor )
return -2;
if( AddColor <= 0.0f )
return -3;
m_MinColor = MinColor;
m_MaxColor = MaxColor;
m_AddColor = AddColor;
LPD3DXBUFFER pErr = NULL;
hr = D3DXCreateEffectFromFile( m_pd3dDevice, _T("ToneMapping1.fx"), NULL, NULL, 0, NULL, &m_pEffect, &pErr );
if( SUCCEEDED( hr ) )
{
m_pTechnique = m_pEffect->GetTechniqueByName( "TShader" );
m_pAddColor = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_AddColor" );
m_pEffect->SetTechnique( m_pTechnique );
}
else
return -4;
}
else
return -5;
return S_OK;
}
void TONE_MAPPING1::Render( float ToneColor //シーンの明るさ
)
{
if( m_pEffect )
{
if( m_MinColor <= ToneColor && m_MaxColor >= ToneColor )
{
if( m_AddColorTotal > 0.0f )
{
m_AddColorTotal-=m_AddColor;
if( m_AddColorTotal < 0.0f )
m_AddColorTotal = 0.0f;
}
else if( m_AddColorTotal < 0.0f )
{
m_AddColorTotal+=m_AddColor;
if( m_AddColorTotal > 0.0f )
m_AddColorTotal = 0.0f;
}
}
else
{
if( m_MinColor > ToneColor + m_AddColorTotal )
m_AddColorTotal+=m_AddColor;
else if( m_MaxColor < ToneColor + m_AddColorTotal )
m_AddColorTotal-=m_AddColor;
}
m_pEffect->SetFloat( m_pAddColor, m_AddColorTotal );
m_pEffect->Begin( NULL, 0 );
m_pEffect->BeginPass( 0 );
D3D2DSQUARE::Render();
m_pEffect->EndPass();
m_pEffect->End();
}
}
BOOL TONE_MAPPING1::IsOK()
{
if( m_pEffect == NULL )
return FALSE;
return TRUE;
}
トーンマッピングの制御クラスです。シーン全体の明るさからバイアスを計算します。
---Main.cpp---
LPDIRECT3DDEVICE9 m_pd3dDevice = NULL;
D3DPRESENT_PARAMETERS m_d3dParameters;
D3DCAPS9 Caps;
//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_pMeshTiger = NULL;
//HDRマップ
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pHDRTexture = NULL;
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pHDRSurface = NULL;
//Ｚバッファ
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pZBuffer = NULL;
//縮小バッファ
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pCopyTexture;
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pCopySurface;
//ロックできる縮小バッファ
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pLockableTexture = NULL;
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pLockableSurface = NULL;
//拡散反射率をα成分に出力するランバート拡散照明クラスの宣言
LAMBERT11* m_pLambert11 = NULL;
//トーンマッピングクラスの宣言
TONE_MAPPING1* m_pToneMapping1 = NULL;
UINT nWidth = 1024;
UINT nHeight = 768;
//太陽の位置ベクトル
D3DXVECTOR4 LightPos = D3DXVECTOR4( 72.0f, 100.0f, 620.0f, 0.0f );
//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。
//****************************************************************
m_pd3dDevice->GetDeviceCaps(&Caps);
m_pMeshBack = new CDXUTMesh();
m_pMeshBack->Create( m_pd3dDevice, _T("res\\01.x") );
m_pMeshBack->SetFVF( m_pd3dDevice, D3DFVF_XYZ | D3DFVF_NORMAL | D3DFVF_DIFFUSE | D3DFVF_TEX1 );
m_pMeshTiger = new CDXUTMesh();
m_pMeshTiger->Create( m_pd3dDevice, _T("res\\tiger.x") );
m_pMeshTiger->SetFVF( m_pd3dDevice, D3DFVF_XYZ | D3DFVF_NORMAL | D3DFVF_TEX1 );
//拡散反射率をα成分に出力するランバート拡散照明クラスの初期化
m_pLambert11 = new LAMBERT11( m_pd3dDevice );
m_pLambert11->Load();
//トーンマッピングクラスの初期化
m_pToneMapping1 = new TONE_MAPPING1( m_pd3dDevice, &m_d3dParameters );
m_pToneMapping1->Load( 0.3f, 1.0f, 0.001f );
//コピーするサーフェイス
//サーフェイスにロックしてカラー情報をCPU側で使用するために使用する
//リストア時に作成しなおす必要なし
m_pd3dDevice->CreateTexture( 64,
64,
1,
0,
D3DFMT_A16B16G16R16F,
D3DPOOL_SYSTEMMEM,
&m_pLockableTexture,
NULL );
m_pLockableTexture->GetSurfaceLevel( 0, &m_pLockableSurface );
//平行光源の光の方向ベクトルを計算
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_pLambert11->Invalidate();
m_pToneMapping1->Invalidate();
SafeRelease( m_pZBuffer );
SafeRelease( m_pHDRSurface );
SafeRelease( m_pHDRTexture );
SafeRelease( m_pCopySurface );
SafeRelease( m_pCopyTexture );
}
//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_pLambert11->Restore();
m_pToneMapping1->Restore();
D3DSURFACE_DESC desc;
m_pLockableTexture->GetLevelDesc( 0, &desc );
//HDRフォーマットサーフェイスの初期化
m_pd3dDevice->CreateTexture( nWidth,
nHeight,
1,
D3DUSAGE_RENDERTARGET,
desc.Format,
D3DPOOL_DEFAULT,
&m_pHDRTexture,
NULL );
m_pHDRTexture->GetSurfaceLevel( 0, &m_pHDRSurface );
//縮小バッファの初期化
m_pd3dDevice->CreateTexture( desc.Width,
desc.Height,
1,
D3DUSAGE_RENDERTARGET,
desc.Format,
D3DPOOL_DEFAULT,
&m_pCopyTexture,
NULL );
m_pCopyTexture->GetSurfaceLevel( 0, &m_pCopySurface );
//Zバッファの初期化
m_pd3dDevice->CreateDepthStencilSurface( nWidth,
nHeight,
D3DFMT_D16,
m_d3dParameters.MultiSampleType,
m_d3dParameters.MultiSampleQuality,
TRUE,
&m_pZBuffer,
NULL );
//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( HWND HWnd )
{
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
{
D3DXMATRIX matProj, matView, matWorld;
//パースつき射影座標変換
D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj,
D3DX_PI/4.0f,
4.0f / 3.0f,
5.0f,
1000.0f );
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 );
//現在のバックバッファとZバッファを保存する
LPDIRECT3DSURFACE9 OldBackBuffer, OldZBuffer;
m_pd3dDevice->GetRenderTarget( 0, &OldBackBuffer );
m_pd3dDevice->GetDepthStencilSurface( &OldZBuffer );
//レンダーターゲットサーフェイスに切り替える
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, m_pHDRSurface );
//Zバッファサーフェイスを切り替える
m_pd3dDevice->SetDepthStencilSurface( m_pZBuffer );
m_pd3dDevice->Clear( 0,
NULL,
D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER,
0x0,
1.0f,
0L );
m_pd3dDevice->BeginScene();
//****************************************************************
//STEP1 : シーンのレンダリグ
//****************************************************************
m_pLambert11->Begin();
m_pLambert11->SetMatrix( &matWorld, &LightDir );
m_pLambert11->SetAmbient( 0.05f );
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pMeshBack->m_pTextures[0] );
m_pLambert11->BeginPass();
//地面
m_pMeshBack->GetLocalMesh()->DrawSubset(0);
m_pLambert11->EndPass();
m_pLambert11->SetAmbient( 1.0f );
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pMeshBack->m_pTextures[1] );
m_pLambert11->BeginPass();
//空
m_pMeshBack->GetLocalMesh()->DrawSubset(1);
m_pLambert11->EndPass();
m_pLambert11->SetAmbient( 0.05f );
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pMeshBack->m_pTextures[2] );
m_pLambert11->BeginPass();
//トンネル
m_pMeshBack->GetLocalMesh()->DrawSubset(2);
m_pLambert11->EndPass();
m_pLambert11->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, OldBackBuffer );
//Zバッファを戻す
m_pd3dDevice->SetDepthStencilSurface( OldZBuffer );
SafeRelease( OldBackBuffer );
SafeRelease( OldZBuffer );
//****************************************************************
//STEP2 : 縮小バッファにコピー
//****************************************************************
m_pd3dDevice->EndScene();
m_pd3dDevice->StretchRect( m_pHDRSurface, NULL, m_pCopySurface, NULL, D3DTEXF_NONE );
m_pd3dDevice->BeginScene();
//ロックできるサーフェイスにコピー
m_pd3dDevice->GetRenderTargetData( m_pCopySurface, m_pLockableSurface );
//****************************************************************
//STEP3 : シーンの明るさを計算
//****************************************************************
D3DLOCKED_RECT rc;
//サーフェイスをロックする
m_pLockableTexture->LockRect( 0, &rc, NULL, 0 );
//D3DFMT_A16B16G16R16F フォーマットを使用するので64Bit変数にキャストする
unsigned long long *pTextureBits = (unsigned long long*)rc.pBits;
WORD da; //サーフェイスのα情報(拡散反射率)を格納
double AlphaAll = 0.0; //拡散反射率の合計
D3DSURFACE_DESC desc;
m_pLockableTexture->GetLevelDesc( 0, &desc );
for( UINT y=0; y<desc.Width; y++ )
{
for( UINT x=0; x<desc.Height; x++ )
{
//α成分を取得
da = (WORD)(((*pTextureBits)>>48)&0xFFFF);
//WORD型の変数にS10E5フォーマット形式で格納されているので、浮動小数点数として認識できるように変換する
AlphaAll += ConvS10E5Format( da );
pTextureBits++;
}
}
//ロック解除
m_pLockableTexture->UnlockRect( 0 );
//拡散反射率の平均値を計算
AlphaAll = AlphaAll / (double)desc.Width / (double)desc.Height;
//****************************************************************
//STEP4 : トーンマッピング処理
//****************************************************************
//トーンマッピング処理
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pHDRTexture );
m_pToneMapping1->Render( (float)AlphaAll );
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;
}
//S10E5フォーマット形式にしたがってメモリに格納されている WORD型 変数を 浮動小数点数 で認識できるように変換する
double ConvS10E5Format( WORD Data )
{
//指数部のビットがすべて 0 または 1 のときは 0.0をかえす
if( ( Data & 0x7C00 ) == 0x0 || ( Data & 0x7C00 ) == 0x7C00 )
return 0.0;
//符号部を取得
//0のとき+
//1のとき-
double Hugo = double( ( Data >> 15 ) & 0x1 );
//指数部を取得
double Sisubu = double( ( Data >> 10 ) & 0x1F ) - 15.0;
//仮数部を取得
WORD Kasubu = Data & 0x3FF;
double k = 1.0;
for( int i=10; i>=0; i-- )
{
WORD d = Kasubu & 0x1;
if( d )
k+=pow( 2.0, -1.0 * (double)i );
Kasubu = Kasubu >> 1;
}
return pow( -1.0, Hugo ) * k * pow( 2.0, Sisubu );
}
以上です。
さてSTEP3でコールしているConvS10E5Format()関数ですが、面倒な処理を行っています。 太陽光などの255を超える強い光でも対応できるように、今回はシーンのレンダリングにD3DFMT_A16B16G16R16Fフォーマットを使用しました。 このフォーマットは浮動小数点数フォーマットであるため、ARGBそれぞれにばらすためのシフト演算とビットマスク処理ができません。 ですのでConvS10E5Format()関数内で１ビットずつ値をチェックしていき、浮動小数点数の仕様に基づき、数字として認識できるように変換します。 この辺の解説をしだすときりがないので省略しますが、参照したサイトをのせときます。日本ＨＰというＩＴ関連企業のサイトです。 興味がある方は参照してください。ただしこちらのサイトでは16ビットの浮動小数点数を解説していません。C言語に存在しないので当たり前ですけどね。 DirectX のオンラインマニュアルによると、D3DFMT_A16B16G16R16FフォーマットはS10E5フォーマット形式で格納されるとあるので、これをもとに指数部を５ビット、仮数部を１０ビットとして コーディングしました。ところでD3DFMT_A32B32G32R32Fフォーマットの場合全体で128BITとなり、格納できる変数が存在しないため今回の処理では使用できないですね。もっとも対応してるビデオカードがどれくらい存在するかの問題もありますが。 精度の問題を考えてもD3DFMT_A16B16G16R16Fで十分事足りると思います。
もう一点。シーンの明るさの計算に、サーフェイスの色情報を１ビットずつ加算していき、最終的に平均値を計算しましたが、 最初はこの処理を１ピクセル幅のサーフェイスにコピーして平均値を計算しようとしました。 これでいけると思うのですが、やり方が悪かったのか期待値とあまりに違うのでやめました。 今回採用した手法の場合、CPUの負荷が結構かかるので(そのために縮小バッファにコピーしてる) できれば１ピクセル幅のサーフェイスにコピーして平均値を計算したいところですけどね。
最後に今回は半透明オブジェクトをレンダリングしませんでしたが、実はいい方法が思いつきません。 最初のレンダリングでマテリアル情報と拡散反射率を分ける処理を行うことがネックになっています。 思いついたら解説したいと思います。