Реферат: Шайдуров А. Г. Исследование и разработка некоторых графических алгоритмов. Квалификационная работа на степень магистра наук по направлению «Математика. Прикладная математика»
Скачать 0.59 Mb.
|
//-------------------------------------------------------------------------------------- static const float3 g_MaterialAmbientColor = { 0.2, 0.2, 0.2 }; // Material's ambient color static const float3 g_MaterialDiffuseColor = { 0.5, 0.5, 0.5 }; // Material's diffuse color static const float3 g_MaterialSpecularColor = { 0.7, 0.7, 0.7 }; // Material's specular color static const float g_Shine = 128; float g_reflectance; bool g_reflections; bool g_cast_shadows; float3 g_Eye; // Eye position in world space float3 g_WorldLightDir; // Normalized light's direction in world space float4 g_LightDiffuse; // Light's diffuse color int g_vertex_count; // Mesh vertex count int g_face_count; // Mesh face count texture2D g_ColorTexture; // Color texture for object texture1D g_position_texture; // Texture with vertex positions texture1D g_texcoord_texture; // Texture with vertex texcoords float4x4 g_mWorld; // World matrix for object /*float3 PositionArray[12] = { float3(-1.f, -2.f, 0), float3(+1.f, -2.f, 0), float3(-1.f, 0, 0), float3(-1.f, 0, 0), float3(+1.f, -2.f, 0), float3(+1.f, 0, 0), float3(-1.f, 0, 0), float3(+1.f, 0, 0), float3(-1.f, 0, -2.f), float3(-1.f, 0, -2.f), float3(+1.f, 0, 0), float3(+1.f, 0, -2.f) }; float2 TexcoordArray[12] = { float2(0.f, 0.f), float2(1.f, 0.f), float2(0.f, 1.f), float2(0.f, 1.f), float2(1.f, 0.f), float2(1.f, 1.f), float2(0.f, 1.f), float2(1.f, 1.f), float2(0.f, 0.f), float2(0.f, 0.f), float2(1.f, 1.f), float2(1.f, 0.f) };*/ //-------------------------------------------------------------------------------------- // Texture samplers //-------------------------------------------------------------------------------------- sampler2D ColorTextureSampler = sampler_state { Texture = MipFilter = LINEAR; MinFilter = ANISOTROPIC; MagFilter = LINEAR; MaxAnisotropy = 16; }; sampler1D PositionSampler = sampler_state { Texture = MipFilter = NONE; MinFilter = POINT; MagFilter = POINT; }; sampler1D TexcoordSampler = sampler_state { Texture = MipFilter = NONE; MinFilter = POINT; MagFilter = POINT; }; //-------------------------------------------------------------------------------------- // Vertex shaders output structures //-------------------------------------------------------------------------------------- struct CUBEMAP_VS_OUTPUT { float4 Position : POSITION; // vertex position float2 TextureUV : TEXCOORD0; // vertex texture coords float3 WorldPos : TEXCOORD1; // vertex position in world space float3 Normal : TEXCOORD2; // vertex normal in world space float3 Reflect : TEXCOORD3; // vertex reflection direction in world space int FaceID : TEXCOORD4; // face id }; struct RAYTRACE_VS_OUTPUT { float4 Position : POSITION; // vertex position float2 TextureUV : TEXCOORD0; // vertex texture coords float3 ObjPos : TEXCOORD1; // vertex position in object space float3 WorldPos : TEXCOORD2; // vertex position in world space float3 Normal : TEXCOORD3; // vertex normal in world space float3 ObjReflect : TEXCOORD4; // vertex reflection direction in object space float3 WorldReflect : TEXCOORD5; // vertex reflection direction in world space int FaceID : TEXCOORD6; // face id }; //-------------------------------------------------------------------------------------- // Cube map vertex shader //-------------------------------------------------------------------------------------- CUBEMAP_VS_OUTPUT CubeMap_VS(float3 vPos : POSITION, float3 vNormal : NORMAL, float2 vTexCoord0 : TEXCOORD0, int vFaceID : TEXCOORD1) { CUBEMAP_VS_OUTPUT Output; float4x4 g_mWorldViewProjection = mul(g_mWorld, g_mViewProjection); // Transform the position from object space to homogeneous projection space Output.Position = mul(float4(vPos, 1), g_mWorldViewProjection); // Just copy the texture coordinate through Output.TextureUV = vTexCoord0; // Transform the position from object space to world space Output.WorldPos = mul(float4(vPos, 1), g_mWorld); // view direction float3 v = Output.WorldPos - g_Eye; // Transform the normal from object space to world space Output.Normal = normalize(mul(vNormal, (float3x3)g_mWorld)); // normal (world space) // Flip normal if necessary Output.Normal = faceforward(Output.Normal, v, Output.Normal); // Find reflection direction in world space Output.Reflect = reflect(v, Output.Normal); // Just copy the face id through Output.FaceID = vFaceID; return Output; } //-------------------------------------------------------------------------------------- // Ray tracing vertex shader //-------------------------------------------------------------------------------------- RAYTRACE_VS_OUTPUT Raytrace_VS(float3 vPos : POSITION, float3 vNormal : NORMAL, float2 vTexCoord0 : TEXCOORD0, int vFaceID : TEXCOORD1) { RAYTRACE_VS_OUTPUT Output; float4x4 g_mWorldViewProjection = mul(g_mWorld, g_mViewProjection); // Transform the position from object space to homogeneous projection space Output.Position = mul(float4(vPos, 1), g_mWorldViewProjection); // Just copy the texture coordinate through Output.TextureUV = vTexCoord0; // Just copy the object position through Output.ObjPos = vPos; // Transform the position from object space to world space Output.WorldPos = mul(float4(vPos, 1), g_mWorld); // view direction float3 v = Output.WorldPos - g_Eye; // Transform the normal from object space to world space Output.Normal = normalize(mul(vNormal, (float3x3)g_mWorld)); // normal (world space) // Flip normal if necessary Output.Normal = faceforward(Output.Normal, v, Output.Normal); // Find reflection direction in world space Output.WorldReflect = reflect(v, Output.Normal); // Transform reflection direction in object space Output.ObjReflect = mul((float3x3)g_mWorld, Output.WorldReflect); // Just copy the face id through Output.FaceID = vFaceID; return Output; } //-------------------------------------------------------------------------------------- // This function compute Blinn-Phong lighting //-------------------------------------------------------------------------------------- float3 BlinnPhong(float3 TexColor, float3 n, float3 v, float3 l, float shadow = 1) { float3 h = normalize(v + l); float3 color = g_MaterialDiffuseColor * TexColor * saturate(dot(l, n)); color += g_MaterialSpecularColor * pow(saturate(dot(h, n)), g_Shine); color *= g_LightDiffuse; color *= shadow; color += g_MaterialAmbientColor * TexColor; return color; } //-------------------------------------------------------------------------------------- // Flat pixel shader //-------------------------------------------------------------------------------------- float4 CubeMap_PS(CUBEMAP_VS_OUTPUT In) : COLOR0 { float4 Output; // view and light directions float3 v = normalize(g_Eye - In.WorldPos); float3 l = normalize(g_WorldLightDir); float3 n = normalize(In.Normal); // Lookup texture float3 TexColor = tex2D(ColorTextureSampler, In.TextureUV); Output.rgb = BlinnPhong(TexColor, n, v, l); Output.a = 1.0; if (g_reflections) { // Lookup cube map float3 reflect_color = texCUBE(CubeMapSampler, In.Reflect); // Combine with previous color Output.rgb = lerp(Output.rgb, reflect_color, g_reflectance); } return Output; } //-------------------------------------------------------------------------------------- // This function computes barycentric coordinates //-------------------------------------------------------------------------------------- float3 Barycentric(in float3 v0, in float3 v1, in float3 v2, in float3 q) { float3 e1 = v1 - v0; float3 e2 = v2 - v0; float3 f = q - v0; float e1_dot_e1 = dot(e1, e1); float e1_dot_e2 = dot(e1, e2); float e2_dot_e2 = dot(e2, e2); float B = dot(e2_dot_e2 * e1 - e1_dot_e2 * e2, f); float C = dot(e1_dot_e1 * e2 - e1_dot_e2 * e1, f); float D = e1_dot_e1 * e2_dot_e2 - e1_dot_e2 * e1_dot_e2; float3 bary; bary.y = B / D; bary.z = C / D; bary.x = 1.f - bary.y - bary.z; return bary; } //-------------------------------------------------------------------------------------- // This function computes distance from p to plane along u // p - ray origin // u - ray direction // v0, v1, v2 - plain pints (noncollinear) //-------------------------------------------------------------------------------------- float RayPlaneDistance(float3 p, float3 u, float3 v0, float3 v1, float3 v2) { // Plane normal float3 n = cross(v1 - v0, v2 - v0); // Distance from origin along normal float d = dot(n, v0); return (d - dot(p, n)) / dot(u, n); } //-------------------------------------------------------------------------------------- // This function finds first ray versus plane intersection (returns false if there is no intersection) // base_face - face, containing p (it excluded from intersrction testing) // p - ray origin // u - ray direction // face - intersection face // q - intersection point // bary - barycentric coordinates of q //-------------------------------------------------------------------------------------- bool RayTrace(in int base_face, in float3 p, in float3 u, out int face, out float3 q, out float3 bary) { float dist = 1e38; // distance from p to plane along u bool intersect = false; for (int cur_face = 0; cur_face < g_face_count; cur_face++) if (cur_face != base_face) { // Fetch 3 face vertices float3 v0, v1, v2; float4 t = { (float)cur_face / g_face_count + 0.5f / g_vertex_count, 0, 0, 0 }; v0 = tex1Dlod(PositionSampler, t); t.x += 1.f / g_vertex_count; v1 = tex1Dlod(PositionSampler, t); t.x += 1.f / g_vertex_count; v2 = tex1Dlod(PositionSampler, t); /* v0 = PositionArray[cur_face + 0]; v1 = PositionArray[cur_face + 1]; v2 = PositionArray[cur_face + 2];*/ // Find distance from p to current plane along p float cur_dist = RayPlaneDistance(p, u, v0, v1, v2); // Find intersection point float3 cur_q = p + cur_dist * u; if (cur_dist > 0 && cur_dist < dist) { // Compute barycenrtic coordinates float3 cur_bary = Barycentric(v0, v1, v2, cur_q); if (all(cur_bary >= 0)) { dist = cur_dist; face = cur_face; q = cur_q; bary = cur_bary; intersect = true; } } } return intersect; } //-------------------------------------------------------------------------------------- // Raytracing pixel shader //-------------------------------------------------------------------------------------- float4 Raytrace_PS(RAYTRACE_VS_OUTPUT In) : COLOR0 { float4 Output; // view and light directions float3 v = normalize(g_Eye - In.WorldPos); float3 l = normalize(g_WorldLightDir); float3 obj_l = mul((float3x3)g_mWorld, g_WorldLightDir); float3 n = normalize(In.Normal); int intersect_face; float3 obj_q, bary; // Lookup texture float3 TexColor = tex2D(ColorTextureSampler, In.TextureUV).rgb; float shadow_factor; // Trace in light direction (in object space) if (g_cast_shadows) shadow_factor = !RayTrace(In.FaceID, In.ObjPos, obj_l, intersect_face, obj_q, bary); else shadow_factor = 1; // return float4(bary, 1); Output.rgb = BlinnPhong(TexColor, n, v, l, shadow_factor); Output.a = 1.0; if (g_reflections) { float3 reflect_color; if (RayTrace(In.FaceID, In.ObjPos, In.ObjReflect, intersect_face, obj_q, bary)) { // Transform intersection point in world space float3 world_q = mul(obj_q, (float3x3)g_mWorld); float3 v0, v1, v2; float2 t0, t1, t2; float4 t = { (float)intersect_face / g_face_count + 0.5f / g_vertex_count, 0, 0, 0 }; v0 = tex1Dlod(PositionSampler, t); t0 = tex1Dlod(TexcoordSampler, t); t.x += 1.f / g_vertex_count; v1 = tex1Dlod(PositionSampler, t); t1 = tex1Dlod(TexcoordSampler, t); t.x += 1.f / g_vertex_count; v2 = tex1Dlod(PositionSampler, t); t2 = tex1Dlod(TexcoordSampler, t); /* v0 = PositionArray[intersect_face + 0]; t0 = TexcoordArray[intersect_face + 0]; v1 = PositionArray[intersect_face + 1]; t1 = TexcoordArray[intersect_face + 1]; v2 = PositionArray[intersect_face + 2]; t2 = TexcoordArray[intersect_face + 2];*/ // View in direction of ray tracing v = normalize(In.WorldReflect); // normalize for lighting calculations // Compute normal float3 n = cross(v1 - v0, v2 - v0); // in object space n = normalize(mul(n, (float3x3)g_mWorld)); // in world space n = faceforward(n, v, n); // Compute texture coordinates float2 texUV = t0 * bary[0] + t1 * bary[1] + t2 * bary[2]; // Lookup texture float3 TexColor = tex2D(ColorTextureSampler, texUV); // Trace in light direction (in object space) if (g_cast_shadows) shadow_factor = !RayTrace(intersect_face, obj_q, obj_l, intersect_face, obj_q, bary); else shadow_factor = 1; // Perform lighting reflect_color = BlinnPhong(TexColor, n, -v, l, shadow_factor); // reflect_color = bary; } else { // Lookup cube map reflect_color = texCUBE(CubeMapSampler, In.WorldReflect); } // Combine with previous color Output.rgb = lerp(Output.rgb, reflect_color, g_reflectance); } return Output; } /*float4 Raytrace_PS(RAYTRACE_VS_OUTPUT In) : COLOR0 { float4 Output; float3 v0, v1, v2; float2 t0, t1, t2; float4 t = { (float)In.FaceID / g_face_count + 0.5f / g_vertex_count, 0, 0, 0 }; v0 = tex1Dlod(PositionSampler, t); t0 = tex1Dlod(TexcoordSampler, t); t.x += 1.f / g_vertex_count; v1 = tex1Dlod(PositionSampler, t); t1 = tex1Dlod(TexcoordSampler, t); t.x += 1.f / g_vertex_count; v2 = tex1Dlod(PositionSampler, t); t2 = tex1Dlod(TexcoordSampler, t); Output.rgb = Barycentric(v0, v1, v2, In.ObjPos); Output.a = 1.f; Output.rgb = (float3(t0, 0)); return Output; }*/ //-------------------------------------------------------------------------------------- // Techniques //-------------------------------------------------------------------------------------- technique CubeMap { pass P0 { VertexShader = compile vs_2_0 CubeMap_VS(); PixelShader = compile ps_2_0 CubeMap_PS(); } } technique LocalRayRracing { pass P0 { VertexShader = compile vs_3_0 Raytrace_VS(); PixelShader = compile ps_3_0 Raytrace_PS(); } } |
Похожие:
 | Реферат: Коваленко А. Е. Разработка системы научной визуализации.... Коваленко А. Е. Разработка системы научной визуализации. Квалификационная работа на степень магистра наук по направлению «Математика.... | | Реферат Флягина Т. А. Проблемы разработки многооконных интерфейсов,... Флягина Т. А. Проблемы разработки многооконных интерфейсов, квалификационная работа на степень бакалавра наук |
| Квалификационной работы на факультете математики и компьютерных наук В соответствии с действующими государственными образовательными стандартами выпускная квалификационная работа по специальности «Математика»... | | Диссертация на степень магистра наук по направлению «Математика, компьютерные науки» Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Дипломная работа по направлению Математика. Прикладная математика студента гр. Мт 505 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Программа дисциплины Современные методы принятия решений для направления... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки 010400.... |
| Программа дисциплины «Герменевтика» для направления 010400. 68 «Прикладная... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, и студентов направления подготовки 010400. 68 "Прикладная... | | 1 Нормативные документы для разработки ооп впо по направлению подготовки... Общая характеристика вузовской основной образовательной программы высшего профессионального образования по направлению подготовки... |
 | Реферат Тычинин И. А. Разработка приложения для портативных устройств... Тычинин И. А. Разработка приложения для портативных устройств с использованием qt framework, квалификационная работа на степень бакалавра... | | Основная образовательная программа (ооп) бакалавриата, реализуемая... Нормативные документы для разработки ооп бакалавриата по направлению подготовки «Прикладная математика и информатика» |
| Программа дисциплины Архитектура ЭВМ для направления 010400. 68 «Прикладная... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направлений подготовки 010400.... | | Образовательная программа высшего образования, реализуемая университетом... ... |
| Литература Уросов А. П. Разработка методик визуализации для представления работы параллельных программ, квалификационная работа на степень бакалавра... | | ЕН. Ф. 1 Математика и информатика: математика Учебная дисциплина Математика и информатика: "Математика" введена в процесс обучения для бакалавров по направлению подготовки "Художественное... |
| Программа дисциплины «Модели корпусной лингвистики» для направления... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 010400. 68 "Прикладная... | | Программа дисциплины «История» для направления 231300. 62 и 230700.... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки 231300.... |
