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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今回は高さフォグをやります。なんか今更ですが、まあいいでしょう。
頂点とカメラ位置の距離によってフォグのかかり具合を調整するいわゆる距離フォグを以前やりました。
今回はZ値ではなく頂点の高さの値によってフォグのかかり具合を調整します。まあそれだけだと芸がないのでフォグの濃度に揺らぎを与えます。
わかりやすくするためにフォグ濃度の揺らぎの変移を大きくしていますが、小さくした方が自然に見えるでしょう。
---HeightFog.fx---
float4x4 m_WVP; //ワールド座標系 float4x4 m_W; //ワールド座標系のワールド行列のみ。ワールド空間上での頂点の座標計算で使用する。 float4 m_LightDir; float4 m_Ambient = 0.0f; float4 m_FogColor; //フォグカラー float m_MaxHeight = 10.0f; //頂点の高さの最大値。頂点の高さがこの値より大きくなるとフォグがかからなくなる。 float m_MinHeight = 2.0f; //頂点の高さの最小値。頂点の高さがこの値より小さくなるとフォグカラーで塗りつぶされる。 float m_TexScale = 0.01f; //テクセルのスケーリング値。 float2 m_Texel[2]; //フォグの揺らぎテクスチャーのテクセルのオフセット値 sampler tex0 : register(s0); //オブジェクトのテクスチャー sampler tex1 : register(s1); //フォグの揺らぎテクスチャー struct VS_OUTPUT { float4 Pos : POSITION; float4 Col : COLOR0; float2 Tex : TEXCOORD0; float4 PosW : TEXCOORD1; //ワールド行列を適応した頂点座標 }; VS_OUTPUT VS( float4 Pos : POSITION, float4 Normal : NORMAL, float2 Tex : TEXCOORD0 ) { VS_OUTPUT Out; Out.Pos = mul( Pos, m_WVP ); Out.Tex = Tex; float3 L = -m_LightDir.xyz; float3 N = normalize( Normal.xyz ); Out.Col = max( m_Ambient, dot(N, L) ); //ワールド行列を適応 Out.PosW = mul( Pos, m_W ); return Out; } float4 PS( VS_OUTPUT In ) : COLOR0 { //フォグの揺らぎテクスチャーのテクセルはワールド行列を適応した頂点座標の[ X, Z ]を使用する。 //そのままでは使用できないのでm_TexScale変数値によって調整する。 //またテクセル座標をm_Texel変数値によって移動させ、2つの色情報の平均値を最終的なフォグカラーとする float FogColor = ( tex2D( tex1, In.PosW.xz * m_TexScale + m_Texel[0] ).r + tex2D( tex1, In.PosW.xz * m_TexScale + m_Texel[1] ).r ) * 0.5f; //頂点の高さによってα値を計算する。 //頂点座標 >= m_MaxHeight のとき 1.0f //頂点座標 <= m_MinHeight のとき 0.0f float Alpha = clamp( ( In.PosW.y - m_MinHeight ) / ( m_MaxHeight - m_MinHeight ), 0.0f, 1.0f ); //フォグの揺らぎ情報によりα値を調整する。 Alpha = 1.0f - ( 1.0f - Alpha ) * FogColor; //オブジェクトの色情報とフォグカラーを線形合成する float4 Out = In.Col * tex2D( tex0, In.Tex ) * Alpha + m_FogColor * ( 1.0f - Alpha ); return Out; } technique TShader { pass P0 { VertexShader = compile vs_1_1 VS(); PixelShader = compile ps_2_0 PS(); } }
高さフォグシェーダーです。フォグのかかり具合に揺らぎを与えているため、ちょっと面倒になっています。頂点の高さのみ考慮するだけなら簡単ですけどね。
---HeightFog.h---
class HEIGHT_FOG { private: LPD3DXEFFECT m_pEffect; D3DXHANDLE m_pTechnique, m_pWVP, m_pW, m_pLightDir, m_pAmbient, m_pFogColor, m_pMaxHeight, m_pMinHeight, m_pTexScale, m_pTexel; D3DXMATRIX m_matView, m_matProj; LPDIRECT3DDEVICE9 m_pd3dDevice; public: HEIGHT_FOG( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice ); ~HEIGHT_FOG(); HRESULT Load(); void Invalidate(); void Restore(); void Begin(); void BeginPass(); void SetAmbient( float Ambient ); void SetAmbient( D3DXVECTOR4* pAmbient ); void SetFogColor( float FogColor ); void SetFogColor( D3DXVECTOR4* pFogColor ); void SetHeight( float MaxHeight, float MinHeight ); void SetTexScale( float TexScale ); void SetTexel( D3DXVECTOR2 pTexel[2] ); void SetMatrix( D3DXMATRIX* pMatWorld, D3DXVECTOR4* pLightDir ); void CommitChanges(); void EndPass(); void End(); BOOL IsOK(); LPD3DXEFFECT GetEffect(){ return m_pEffect; }; };
---HeightFog.cpp---
HEIGHT_FOG::HEIGHT_FOG( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice ) { m_pd3dDevice = pd3dDevice; m_pEffect = NULL; } HEIGHT_FOG::~HEIGHT_FOG() { Invalidate(); //SafeReleaseは関数ではなくマクロ //#define SafeRelease(x) { if(x) { (x)->Release(); (x)=NULL; } } SafeRelease( m_pEffect ); } //デバイスがロストしたときにコールする関数 void HEIGHT_FOG::Invalidate() { if( m_pEffect ) m_pEffect->OnLostDevice(); } //デバイスがリストアしたときにコールする関数 void HEIGHT_FOG::Restore() { if( m_pEffect ) m_pEffect->OnResetDevice(); } HRESULT HEIGHT_FOG::Load() { D3DCAPS9 caps; //ハードウェアがサポートするバーテックスシェーダーとピクセルシェーダーのバージョンをチェックする 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("HeightFog.fx"), NULL, NULL, 0, NULL, &m_pEffect, &pErr ); if( SUCCEEDED( hr ) ) { //D3DXHANDLE変数の設定 m_pTechnique = m_pEffect->GetTechniqueByName( "TShader" ); m_pWVP = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_WVP" ); m_pW = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_W" ); m_pLightDir = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_LightDir" ); m_pAmbient = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_Ambient" ); m_pFogColor = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_FogColor" ); m_pMaxHeight = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_MaxHeight" ); m_pMinHeight = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_MinHeight" ); m_pTexScale = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_TexScale" ); m_pTexel = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_Texel" ); m_pEffect->SetTechnique( m_pTechnique ); } else return -1; } else return -2; return S_OK; } void HEIGHT_FOG::Begin() { if( m_pEffect ) { m_pd3dDevice->GetTransform( D3DTS_VIEW, &m_matView ); m_pd3dDevice->GetTransform( D3DTS_PROJECTION, &m_matProj ); m_pEffect->Begin( NULL, 0 ); } } void HEIGHT_FOG::BeginPass() { if( m_pEffect ) m_pEffect->BeginPass( 0 ); } //環境光を設定 void HEIGHT_FOG::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 HEIGHT_FOG::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 ); } } //フォグカラーを設定 void HEIGHT_FOG::SetFogColor( float FogColor ) { if( m_pEffect ) { D3DXVECTOR4 A; A = D3DXVECTOR4( FogColor, FogColor, FogColor, 1.0f ); m_pEffect->SetVector( m_pFogColor, &A ); } } //フォグカラーを設定 void HEIGHT_FOG::SetFogColor( D3DXVECTOR4* pFogColor ) { if( m_pEffect ) m_pEffect->SetVector( m_pFogColor, pFogColor ); } //頂点の高さの限界値を設定 void HEIGHT_FOG::SetHeight( float MaxHeight, float MinHeight ) { if( m_pEffect ) { m_pEffect->SetFloat( m_pMaxHeight, MaxHeight ); m_pEffect->SetFloat( m_pMinHeight, MinHeight ); } } //フォグの揺らぎテクスチャーを参照するテクセルのスケーリング値 void HEIGHT_FOG::SetTexScale( float TexScale ) { if( m_pEffect ) { m_pEffect->SetFloat( m_pTexScale, TexScale ); } } //フォグの揺らぎテクスチャーを参照するテクセルのオフセット値 void HEIGHT_FOG::SetTexel( D3DXVECTOR2 pTexel[2] ) { if( m_pEffect ) { m_pEffect->SetValue( m_pTexel, pTexel, sizeof( D3DXVECTOR2 ) * 2 ); } } void HEIGHT_FOG::SetMatrix( D3DXMATRIX* pMatWorld, D3DXVECTOR4* pLightDir ) { if( m_pEffect ) { D3DXMATRIX m, m1; D3DXVECTOR4 LightDir; D3DXVECTOR4 v; //ワールド座標系でのワールド×ビュー×射影行列 m = (*pMatWorld) * m_matView * m_matProj; m_pEffect->SetMatrix( m_pWVP, &m ); //ワールド行列のみ m_pEffect->SetMatrix( m_pW, pMatWorld ); //Light 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 HEIGHT_FOG::CommitChanges() { if( m_pEffect ) m_pEffect->CommitChanges(); } void HEIGHT_FOG::EndPass() { if( m_pEffect ) m_pEffect->EndPass(); } void HEIGHT_FOG::End() { if( m_pEffect ) m_pEffect->End(); } BOOL HEIGHT_FOG::IsOK() { if( m_pEffect ) return TRUE; return FALSE; }
高さフォグの制御クラスです。
---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_pMeshSky = NULL; CDXUTMesh* m_pMeshBack = NULL; CDXUTMesh* m_pMeshTiger = NULL; //フォグの揺らぎテクスチャー LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pFogTexture = NULL; //ランバート拡散照明クラスの宣言 LAMBERT1* m_pLambert = NULL; //高さフォグクラスの宣言 HEIGHT_FOG* m_pHeightFog = NULL; //フォグの揺らぎテクスチャーのオフセット値 D3DXVECTOR2 Texel[2]; //スクリーンの解像度 UINT nWidth = 1024; UINT nHeight = 768; //太陽の位置ベクトル D3DXVECTOR4 LightPos = D3DXVECTOR4( 52.0f, 30.0f, -30.0f, 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); //メッシュのロード m_pMeshBack = new CDXUTMesh(); m_pMeshBack->Create( m_pd3dDevice, _T("res\\back.x") ); m_pMeshBack->SetFVF( m_pd3dDevice, D3DFVF_XYZ | D3DFVF_NORMAL | D3DFVF_TEX1 ); m_pMeshSky = new CDXUTMesh(); m_pMeshSky->Create( m_pd3dDevice, _T("res\\sky.x") ); m_pMeshSky->SetFVF( m_pd3dDevice, D3DFVF_XYZ | D3DFVF_NORMAL | 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 ); D3DXCreateTextureFromFileEx( m_pd3dDevice, _T("res\\Fog.bmp"), //フォグの揺らぎテクスチャーのファイル名 D3DX_DEFAULT, D3DX_DEFAULT, 1, 0, D3DFMT_UNKNOWN, D3DPOOL_MANAGED, D3DX_DEFAULT, D3DX_DEFAULT, 0x0, NULL, NULL, &m_pFogTexture ); //ランバート拡散照明クラスの初期化 m_pLambert = new LAMBERT1( m_pd3dDevice ); m_pLambert->Load(); //高さフォグクラスの初期化 m_pHeightFog = new HEIGHT_FOG( m_pd3dDevice ); m_pHeightFog->Load(); //フォグの揺らぎテクスチャーのテクセルのオフセット値の初期化 Texel[0] = D3DXVECTOR2( 0.0f, 0.0f ); Texel[1] = D3DXVECTOR2( 0.5f, 0.5f ); //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_pHeightFog->Invalidate(); } //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_pHeightFog->Restore(); //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; m_pd3dDevice->BeginScene(); //射影座標変換 D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj, D3DX_PI/4.0f, 4.0f / 3.0f, 1.0f, 1000.0f ); m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_PROJECTION, &matProj ); //ビュー座標変換 D3DXMatrixIdentity( &matView ); m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_VIEW, &matView ); //初期化 m_pd3dDevice->Clear( 0L, NULL, D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER, 0x0, 1.0f, 0L ); m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MINFILTER, D3DTEXF_LINEAR ); m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MAGFILTER, D3DTEXF_LINEAR ); m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MIPFILTER, D3DTEXF_NONE ); m_pd3dDevice->SetSamplerState( 1, D3DSAMP_MINFILTER, D3DTEXF_LINEAR ); m_pd3dDevice->SetSamplerState( 1, D3DSAMP_MAGFILTER, D3DTEXF_LINEAR ); m_pd3dDevice->SetSamplerState( 1, D3DSAMP_MIPFILTER, D3DTEXF_NONE ); //空 D3DXMatrixIdentity( &matWorld ); m_pLambert->Begin(); m_pLambert->SetAmbient( 1.0f ); m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pMeshSky->m_pTextures[0] ); m_pLambert->SetMatrix( &matWorld, &LightDir ); m_pLambert->BeginPass(0); m_pMeshSky->m_pLocalMesh->DrawSubset( 0 ); m_pLambert->EndPass(); m_pLambert->End(); //地形 D3DXMatrixIdentity( &matWorld ); m_pHeightFog->SetAmbient( 0.0f ); m_pHeightFog->SetFogColor( 1.0f ); m_pHeightFog->SetHeight( -8.0f, -13.5f ); m_pHeightFog->SetTexScale( 0.03f ); Texel[0].x+=0.002f; Texel[1].y+=0.003f; m_pHeightFog->SetTexel( Texel ); m_pHeightFog->Begin(); m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pMeshBack->m_pTextures[0] ); m_pd3dDevice->SetTexture( 1, m_pFogTexture ); m_pHeightFog->SetMatrix( &matWorld, &LightDir ); m_pHeightFog->BeginPass(); m_pMeshBack->m_pLocalMesh->DrawSubset( 0 ); m_pHeightFog->EndPass(); m_pHeightFog->End(); //とら D3DXMATRIX matScaling, matTranslation; D3DXMatrixScaling( &matScaling, 6.0f, 6.0f, 6.0f ); D3DXMatrixTranslation( &matTranslation, 10.0f, -9.0f, 80.0 ); matWorld = matScaling * matTranslation; m_pHeightFog->Begin(); m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pMeshTiger->m_pTextures[0] ); m_pd3dDevice->SetTexture( 1, m_pFogTexture ); m_pHeightFog->SetMatrix( &matWorld, &LightDir ); m_pHeightFog->BeginPass(); m_pMeshTiger->m_pLocalMesh->DrawSubset( 0 ); m_pHeightFog->EndPass(); m_pHeightFog->End(); m_pd3dDevice->SetTexture( 1, 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; }
以上です。フォグの揺らぎテクスチャはこんな感じのビットマップファイルです。
ただの雲フィルターです。
さて1つやり残しがあります。フォグの厚みによりフォグ濃度を調整することをやってません。 やろうと思ったけどめんどくさくなってやめました(笑)。アニメーションするのでこのままでも面白いと思いますけどね。