3D系列4.7 水面

现在是本系列最复杂的部分：水面。但这不是最难的部分；只是需要多个步骤才能实现，但这非常值得：真实效果的水面会让场景更加有真实感。

因为水面绘制包含几个步骤，所以在进入第一步之前，我想最好首先预览一下整个过程更好地理解它。对3D游戏而言，大致有两种水面：海水和湖水。区别在于振幅和波长：对海面来说，需要很多在顶点着色器中进行调整的顶点。

可见教程5.15 在3D世界添加水面学习如何创建一个漂亮的海面。

对本例中的湖水来说，我们处理的是完全平整的表面，在表面上需要创建波浪。因此，我们只需要两个三角形绘制平面！水面效果完全在像素着色器中进行。

记住，在像素着色器中，主要问题是：水面每个像素的颜色是什么？你可以简单地将一张波浪的纹理放置在平面上。但在真实情况中，水面的颜色取决于周围的环境：类似于一面镜子，让我们可以看到周围场景的反射。但水面还是部分透明的，我们也可以看到水面之下的沙地，这叫做折射颜色。所以水面最终的颜色是反射和折射的组合。

我制作了一个流程图，你可以在这张图中找到每个章节所处的位置：

首先，我们需要知道每个像素的反射和折射颜色，所以需要将这两个贴图绘制到两张纹理中。如果我们只获取反射颜色，那么水面看起来就像一面完美的镜子。但是真正的水面不会看起来象镜子，水面之上还有波浪。所以在像素着色器从两个贴图中采样颜色前，我们还要给每个顶点的纹理坐标上施加一些小变形，用来模拟波浪。

然后这两个颜色混合在一起，当我们垂直观察水面时，只看到折射颜色(即水面下的沙地)。当水平观察水面时，只看到反射颜色。这个混合因子叫做菲涅尔项（Fresnel term）。

现在我们获得的颜色是非常纯净和干净的水面颜色，要让它更真实，最后我们需要混合一些蓝灰色。(作为一个小扩展，你也可以在像素着色器中从地形高度图中进行采样，这样水面中更深的部分的折射颜色为深蓝色。)

但我们还需要一些凹凸映射，这样就可以添加一个镜面高光反射(阳光直射的地方会直接反射)。

在下面的截图中，你可以看到不同的步骤：靠近相机的地方，当我们垂直观察水面时，看到的是折射颜色（沙地）。随着视线和水面间的夹角变小，反射占的比重越来越大。看一下山的反射是如何被波浪变形的。非常靠近边界的水面偏蓝，这是最后一步产生的。

发布时间：2009/12/14 8:18:38  阅读次数：6325