【D3D11游戏编程】学习笔记二十三：Cube Mapping进阶之动态环境图

最新推荐文章于 2022-11-11 11:30:07 发布

Brother灬Nam

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分类专栏：计算机图形学游戏编程 D3D11游戏编程文章标签： Cube Mapping D3D11 Render to texture Render to Texture 动态环境图

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/BonChoix/article/details/8606355

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本文介绍了如何在D3D11中实现动态环境图，通过Render to Texture技术生成实时的Cube Map，用于物体表面的动态反射效果。详细讲解了相机参数设置、纹理创建、Render Target与Shader Resource视图的建立，以及两个绘制pass的实现过程，最终展示了动态反射的实现成本和优化考虑。

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（注：【D3D11游戏编程】学习笔记系列由优快云作者BonChoix所写，转载请注明出处：http://blog.youkuaiyun.com/BonChoix，谢谢~）

在前面两篇介绍Cube Mapping的文章中，我们所使用到的Cube Map都是事先制作好的，这样的一个好处就是运行时效率很高，适合于大多数情形。但如果对于即时动态变化的场景来说，依靠静态图来实现反射效果就不再适用了。因为在不同时刻，一个物体周围的场景是不断变化的，想要把这些变化在物表的反射中体现出来，就需要一张动态的环境图。

1、Cube Map相关参数

动态的环境图显然是不可能事先制作出来的，而需要在运行时实时的计算得出。在前面我们也不止一次地提到过环境图的获得方法：即把照相机放置于物体中心，视角调整为90度，向其正X、负X、正Y、负Y、正Z、负Z六个方向上拍摄对应的六张照片，这样得到的六张图即组成了当前时刻该物体周边的环境图。此外，这里还要指出下，仅仅拥有的这六张图是不够，六张图的顺序、相机摆放也很重要，这样才能被正确地映射（至少在使用HLSL中的Sample函数时是这样）。

在前面我们仅仅是用到了已经制作好的cube map，因此这些因素就不需要再去关注了。但现在我们需要自己来生成环境图，因此必须要搞清楚。在拍摄环境图时，我们遵循的顺序为：正负X、正负Y、正负Z。如下图为一张环境图的展开图及其对应的序号：（这里针对的是左手坐标系）

关于相机摆放，从上图的展开情形应该也能看得出来：默认情形下相机面朝Z+方向。因此对于正负X面的两张图，只需要相应地让相机水平旋转到正X和负X面上即可；对于正负Y面，需要把相机沿X轴旋转使其仰面朝天、低头朝下摆放；正负Z面同正负X面类似，水平旋转使其对准Z+和Z-即可。

涉及到程序中对相机摆放的设置，我们需要指定的基本参数依然是：位置、观察点、相机对应的up向量。假设一个物体位于（x, y, z）处，现在拍摄它的环境图，相机的设置相关代码如下：

	XMFLOAT3 ups[6] = 
	{
		XMFLOAT3( 0.f, 1.f, 0.f),
		XMFLOAT3( 0.f, 1.f, 0.f),
		XMFLOAT3( 0.f, 0.f,-1.f),
		XMFLOAT3( 0.f, 0.f, 1.f),
		XMFLOAT3( 0.f, 1.f, 0.f),
		XMFLOAT3( 0.f, 1.f, 0.f)
	};

	XMFLOAT3 targets[6] = 
	{
		XMFLOAT3( x + 1.f, 0.f, 0.f),
		XMFLOAT3( x - 1.f, 0.f, 0.f),
		XMFLOAT3( 0.f, y + 1.f, 0.f),
		XMFLOAT3( 0.f, y - 1.f, 0.f),
		XMFLOAT3( 0.f, 0.f, z + 1.f),
		XMFLOAT3( 0.f, 0.f, z - 1.f)
	};

	for(UINT i=0; i<6; ++i)
	{
		m_dynamicCameras[i].LookAt(XMFLOAT3(x, y, z), targets[i], ups[i]);
		m_dynamicCameras[i].SetLens(XM_PI*0.5f,1.f,1.f,1000.f);
		m_dynamicCameras[i].UpdateView();
	}

这里六个ups向量分别对应拍摄六张图时相机对应的上方向， targets为对应的六个观察点，通