Direct12模型渲染

Question

创建一个立方体，使用36个顶点，如何在不用法线贴图的情况下，通过这36个顶点的法线数据获得面上每个像素的法线数据？

Answer 1

以下内容由CHATGPT及阿里嘎多学长共同生成、有用望采纳：

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您想要解决的问题

您提问的目的是想要了解如何在Direct12模型渲染中，创建一个由36个顶点组成的立方体，并在不使用法线贴图的情况下，通过这些顶点的法线数据来计算并获取面上每个像素的法线数据。

问题出现原因

这个问题出现的原因是在3D图形渲染中，法线数据对于确定光线如何与表面交互至关重要，它影响着光照和阴影的效果。在不使用法线贴图的情况下，需要有一种方法能够根据顶点的法线信息来推断或计算出面上每个像素的法线，以实现更加逼真的渲染效果。

问题解决方案

最优解决方案是使用一个称为“顶点着色器”（Vertex Shader）和“像素着色器”（Pixel Shader）的组合来计算每个像素的法线。在顶点着色器中，您可以将顶点法线数据传递给像素着色器。然后，在像素着色器中，使用插值方法来计算像素法线。这种方法不需要法线贴图，但需要您熟悉着色器编程。

提供代码

由于Direct12使用的是DirectX 12 API，以下是一个简化的示例代码，展示了如何在HLSL着色器中使用顶点法线数据：

// 顶点着色器
struct VertexShaderInput
{
    float3 position : POSITION;
    float3 normal   : NORMAL;
};

struct VertexShaderOutput
{
    float4 position : SV_POSITION;
    float3 normal   : NORMAL;
};

VertexShaderOutput VertexShader(VertexShaderInput input)
{
    VertexShaderOutput output;
    // 将顶点位置变换到裁剪空间
    output.position = float4(input.position, 1.0);
    // 传递法线数据到像素着色器
    output.normal = input.normal;
    return output;
}

// 像素着色器
struct PixelShaderInput
{
    float3 normal : NORMAL;
};

float4 PixelShader(PixelShaderInput input) : SV_Target
{
    // 根据法线和光源方向计算像素颜色
    float3 lightDirection = normalize(float3(1, -1, 1));
    float4 color = float4(0.5, 0.5, 1.0, 1.0); // 假设的漫反射颜色
    float3 pixelNormal = normalize(input.normal); // 插值后的像素法线
    float NdotL = max(dot(pixelNormal, lightDirection), 0.0);
    return color * NdotL;
}

代码运行方式

要运行上述代码，您需要：

1. 一个支持DirectX 12的开发环境，如Visual Studio。
2. 将HLSL着色器代码编译成相应的二进制格式。
3. 在Direct12应用程序中设置好着色器管道，并传入顶点数据和法线数据。

代码预期运行结果

代码运行后，立方体的每个像素将根据顶点法线数据和光源方向计算出正确的光照效果，即使没有使用法线贴图。

推荐相关链接

• DirectX 12官方文档
• HLSL着色器语言参考
• DirectX 12图形编程入门