DirectX 11 学习笔记-Part2-4【Cubemap/贴图置换/阴影/屏幕空间环境光遮蔽】【原理篇】

最新推荐文章于 2025-07-16 10:29:29 发布

原创

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本文深入探讨DirectX 11中的Cubemap技术，包括环境贴图、动态Cubemap和模拟反射。同时讲解了法线贴图、贴图置换、Shadow Mapping及其PCF过滤。此外，还介绍了环境光遮罩的原理，包括屏幕空间环境光遮罩的实现和优化方法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

代码已上传至GitHub，这部分对应的项目为NormalDisplacementSsao。运行项目时可以使用数字键1-3切换渲染的shader，另外按下z键可以看到SSAO生成的遮罩贴图。

这部分内容较多，所以以介绍原理为主。另外在阅读源码时，为了剔除枝干让整体的代码更加一目了然，我用了模板和SFINAE（主要在SceneObject.h），如果看不懂的话也没有关系，不重要，关键是了解这些技术的主要流程。

首先我会对每个技术的原理做简要介绍。如果有时间和心情的话会结合代码分析。

Cubemap

这部分代码可以参看DemoCubeMap这个项目。

定义

Cube mapping 保存6个纹理，可以把它们具象化为一个立方体的六个面。立方体是轴对称的，每一个面都可以正好对应到空间坐标的一个轴方向(±X, ±Y, ±Z,)，因此Direct3D提供了D3D11_TEXTURECUBE_FACE用于描述六个面

typedef enum D3D11_TEXTURECUBE_FACE
{
    D3D11_TEXTURECUBE_FACE_POSITIVE_X = 0,
    D3D11_TEXTURECUBE_FACE_NEGATIVE_X = 1,
    D3D11_TEXTURECUBE_FACE_POSITIVE_Y = 2,
    D3D11_TEXTURECUBE_FACE_NEGATIVE_Y = 3,
    D3D11_TEXTURECUBE_FACE_POSITIVE_Z = 4,
    D3D11_TEXTURECUBE_FACE_NEGATIVE_Z = 5
} D3D11_TEXTURECUBE_FACE;

与2D纹理不同，我们无法再通过一个2d纹理坐标来确定Cube mapping中的一个图素。我们需要定义一个3D的纹理坐标，定义上，它是一个从原点出发的方向向量，cube map和这个方向相交的点就是这个3d坐标对应的图素。之前讨论过的texture filtering同样适用于cube map。

在HLSL中，TextureCube 代表了一个Cubemap。

TextureCube gCubeMap;
SamplerState gTriLinearSam
{
    Filter = MIN_MAG_MIP_LINEAR;
    AddressU = Wrap;
    AddressV = Wrap;
};
…
// in pixel shader
float3 v = float3(x,y,z); // some lookup vector
float4 color = gCubeMap.Sample(gTriLinearSam, v);