Shader开发交流贴：像素高光效果的实现

nocture

最近研究了下高光等效果，这里总结一下。
算法：
一、计算得到像素到眼睛的射线单位向量，该单位向量等于眼睛位置减去象素的位置，然后归1化：EyeVec = Normalize( EyePosition - VertexPosition )；另外，有一种简化模式效果也不错，偶就是采用这种模式：假设眼睛在无限远，则EyeVec为常量，所以，EyeVec = Normalize( EyePosition - 物体Position )，在这种模式下，无需在VS中对物体进行Per-Vertex的EyeVec计算。

二、计算Halfway Vector(中间向量、中途向量)，HalfwayVec = Normalize( EyeVec + LightVec )，其中LightVec的方向是从光照处指向灯光，该向量表示了在当前眼睛所在位置，该像素若发生高光全反射时的法向量（即HalfwayVec）

三、将HalfwayVec与实际的像素法向量比较得到当前像素反光度，越与HalfwayVec接近，反光越强烈，所以可以利用点乘来达到这一目的，反光度 = HalfwayVec 点乘 Normal。

四、调整光亮度，可以将反光度进行N次方运算，以缩小光斑，得到不同材质的效果

五、将物体Diffuse颜色加上( 反光度, 反光度, 反光度 )的颜色。Diffuse.r += 反光度；Diffuse.g += 反光度；Diffuse.b += 反光度；

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该算法的缺点关键是数据精度问题，由于第四步的多次乘方造成了高光区落在了一个很小的区间里，而出现了高光离散的块状现象，下图用平滑化的表面展示了这一问题。

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在像素高光反光度的计算中，如果将最后得到的反光度再进行某种强弱变化，就形成了一种新的效果，比如将其再乘以一个浮点数，就可以再次控制反光强度，如果我们通过一张新的贴图给每个像素准备一个反光度系数，则该贴图称为高光贴图（Specular Map or Gloss Map），该贴图只有一个通道数据，0-1表示反射强度由弱到最强。

因为只有一个通道，所以在PS运算中，我们可以把该SpecularMap的数据合并到NormalMap中去，（RGB：法向量，A：反射度），这样只用一张贴图就可以完成NormalMap和SpecularMap的作用。

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SpecularMap是相对于物体表面而言，反映的是物体表面不同位置的反光程度，而Spec衰减图则是针对物体材质而言，反映了该物体材质的反光能力，比如，陶瓷的高光区域很集中，高光区的亮斑变化急剧；而一个乒乓球表面的高光区域则变化比较平缓。

具体算法是在第3步经过点乘得到反光度后不再执行第4步，而是根据该反光度去一张2D高光衰减纹理进行高光取样，最终将取样到的高光应用（add）到最终渲染结果上。

这张2D高光衰减贴图只需要做成512X1等高度为1的尺寸（此处为了表述清晰而将贴图变成了256*128大小），就可以用来扫描整个高光段的变化情况。同时，由于高光衰减只有一个通道的数据，高光衰减贴图另外3个通道还可以充分利用来做Diffuse漫反射光的衰减变化，以完成其他特效。

潇湘妃子

不错！

andy_Lucende

好贴

chrisonr

效果很棒的说

nocture

效果的问题主要还是精度问题，看ATI的说法是用32位纹理来解决。

nocture

再贴个合成GlossMap和高光衰减贴图的效果

secondage

PS2.0以上就用pow来做高光了，查纹理肯定会有精度问题