引擎技术研究之水的渲染

水的表面显示场景物体倒影的效果。这是把场景渲染到水面上来实现，不是简单的渲染，而要经过反射处理，即要反射渲染目标。

法线贴图是可以应用到3D表面的特殊纹理,有时也称凹凸纹理，它包括了每个像素的高度值，内含许多细节的表面信息，能够在平平无奇的物体上，创建出许多种特殊的立体外形。可以把法线贴图想像成与原表面垂直的点，所有点组成另一个不同的表面。对于视觉效果而言，它的效率比原有的表面更高，若在特定位置上应用光源，可以生成精确的光照方向和反射。

现具体讨论一下实现水效果的步骤：

一：设计一继承模型类的water类，并为其设计一shader文件,可在其构造函数里设置相应的shader文件，在water改写模型类的_Rend()函数,函数内对water进行特殊的渲染。

_Rend（）具体操作如下：

先使用当前的shader变量设置纹理

m_pShader->SetTexture("BumpMap",m_pBumpmap);

BumpMap是shader里与C++的接口

再使用IDirect3DDevice9接口设置四个渲染状态：

SetRenderState( D3DRS_SRCBLEND, D3DBLEND_SRCALPHA);

SetRenderState( D3DRS_DESTBLEND, D3DBLEND_INVSRCALPHA );

SetRenderState( D3DRS_ALPHATESTENABLE, FALSE );//关闭alpha测试

SetRenderState( D3DRS_ALPHABLENDENABLE, TRUE );//打开alpha混合

最后调用模型类的渲染函数 _Render()，即调用Water的_Render()

如此递归调用water的渲染函数使water的纹理和渲染状态即时更新，使水的效果随场景的变化而变化。

二：设计一监听器ReflectListener和相应的渲染目标mpReflectTarget

（参考“引擎技术之渲染到目标“）

其对应Execute()函数主要负责摄像机信息的设置，以实现水面的反射功能

先看一下水面反射图：

Execute()要设置摄像机的视点在水下对应位置和方向后进行物体的渲染，渲染后再设置为原来地面的视点和方向。

具体实现如下：

先获取当前摄像机的视点OldEye,获取水面高度WaterH,

则水下的摄像机视点NewEye为：OldEye – 2 * （ OldEye – WaterH ）

化简得：NewEye = 2 * WaterH – OldEye

获取当前摄像机的方向 Direction ,则其在水面下方向为 –Direction

设置摄像机新的视点和方向后，进行场景物体的渲染：scene->_Render();

渲染后再把摄像机设置为原来的视点和方向。

三：在场景类的渲染函数里，在物体渲染前执行：

渲染目标 mpReflectTarget->Render()

设置water的纹理 water->SetTexture(mpReflectTarget->GetTexture())

四：现讨论water对应的shader文件的编写。 有关shader的基本设置可参考

“引擎技术研究之shader技术“

1 VS_Scene的实现

VSOut OUT = (VSOut)0;

//矩阵变换

inPosition = mul( inPosition, World );

OUT.vPosition = mul( inPosition, View );

OUT.vPosition = mul( OUT.vPosition, Projection );

//计算水对应的屏幕坐标,从投影坐标到纹理坐标转换

float4 vHPos=OUT.vPosition;

vHPos.xy = -vHPos.xy;

float4 screenpos;

screenpos.xyz = (vHPos.xyz + vHPos.w)*0.5f;

screenpos.w = vHPos.w;

OUT.vProjCoord=screenpos;

//计算绕动纹理坐标

float wavescale=0.5;

float2 uv=inPosition.xz*0.01/wavescale;

float2 fTranslation=float2(0,1)*time*0.005;// float2(0,1) 水波流动的方向

OUT.Wave0.xy = uv + fTranslation*2.0;

OUT.Wave1.xy = uv*2.0 + fTranslation*4.0;

OUT.Wave2.xy = uv*4.0+fTranslation*2.0;

OUT.Wave3.xy = uv*8.0+fTranslation;

return OUT;

2 ComputeBumpTexCoord()函数的实现//为凹凸纹理计算纹理坐标

//vBumpTexA等是通过对应的Wave0即纹理坐标读取出来的像素

float3 vBumpTexA = tex2D(BumpSampler, IN.Wave0).xyz;

float3 vBumpTexB = tex2D(BumpSampler, IN.Wave1).xyz;

float3 vBumpTexC = tex2D(BumpSampler, IN.Wave2).xyz;

float3 vBumpTexD = tex2D(BumpSampler, IN.Wave3).xyz;

//vBumpTexA B C D用于计算最终的纹理坐标抖动量，用来采样反射贴图

float3 vBumpTex = 2*(vBumpTexA+vBumpTexB+vBumpTexC+vBumpTexD)/4

-float3(1,1,1);

float3 vReflBump = vBumpTex.xyz * float3(0.1, 0.1, 1.0);

return vReflBump.xy;

3 PS_Scene的实现

//为凹凸纹理计算纹理坐标

float2 bumpTexcoord=ComputeBumpTexCoord(IN);

//计算最终纹理坐标

float2 vProjUV = (IN.vProjCoord.xy/IN.vProjCoord.w);

float2 uv=float2(1,1)-vProjUV;

float4 color= tex2D(ColorSampler, uv + bumpTexcoord ).rgba;

color.a=0.6f;

return color;

效果图如下：