Directx11教程(47) alpha blend(4)雾的实现

除了用来实现透明效果之外，我们还可以用alpha blend来实现雾(fog)的效果。通过逐渐清晰的雾气效果，可以增加场景的真实感。

雾的效果实现很简单，首先我们要一种颜色来表示雾，通常使用用灰色。

其实雾的效果和视点有很大关系，距离视点越近，雾就越淡，距离越远，雾就越浓。

最终物体颜色是雾的颜色和计算出的pixel颜色的混合，我们使用的公式如下：

Final Color = FogFactor * computed pixel color + (1.0 - FogFactor) * FogColor

可以看出，最终的颜色是雾的颜色和计算的pixel颜色基于雾因子的加权平均。

下面我看看如何计算雾因子：

首先定义一个雾范围(fogstart, fogend)，在这个范围内，雾逐渐由淡变浓，超出fogend后，就完全是雾的颜色了，再假定顶点到视点的距离为ViewDistance,则雾因子的计算公式有以下几种：

1、线性因子

Linear Fog = (FogEnd - ViewpointDistance) / (FogEnd - FogStart)

2、指数因子

Exponential Fog = exp₂(-abs(ViewpointDistance * FogDensity))

3、二次指数因子

Exponential Fog 2 = exp₂(- (ViewpointDistance * FogDensity) *(ViewpointDistance * FogDensity))

下面我们在myTutorialD3D11_41的基础上来实现雾的效果：

首先需要修改的是lighttex.vs和lighttex.ps, 在vs中，我们定义一个常量缓冲，表示fog的参数，然后根据这几个参数来计算雾因子，并把雾因子传递到ps阶段。

lighttex.vs代码：

cbuffer FogBuffer
{
    float fogStart;
    float fogEnd;
    float fogDensity;
    float padding;
};

…

    // 计算摄像机的位置.
    cameraPosition = mul(input.position, worldMatrix);
    cameraPosition = mul(cameraPosition, viewMatrix);

// 计算线性雾.
output.fogFactor = saturate((fogEnd - cameraPosition.z) / (fogEnd - fogStart));

lighttex.ps代码：

// 混合雾颜色.
finalcolor = input.fogFactor * finalcolor1 + (1.0 - input.fogFactor) * fogColor;

另外在LightTexShaderClass中，也要做一些小改动，增加设置FogBuffer的代码，并在Render函数和 SetShaderParameters中，增加三个参数，用来设置fog。

最后，在GraphicsClass中，定义四个参数，并把它们传入shader。

float fogColor, fogStart, fogEnd, fogDensity;

// 雾颜色.
fogColor = 0.5f;

// 雾距离.
fogStart = 20.0f;
fogEnd = 80.0f;

fogDensity = 0.04f;

首先用fogColor设置背景，这样很远的地方就是雾的颜色，…

程序执行后，界面如下：

下面我们在vs中尝试修改雾因子的计算方法，看看指数因子和二次指数因子的效果。

指数因子：

fogDensity = 0.04f;

// 计算指数因子.
output.fogFactor = saturate(exp2(-abs( cameraPosition.z *fogDensity)) );

二次指数因子：

fogDensity = 0.02f;

// 计算指数因子.
output.fogFactor = saturate(exp2(- ( cameraPosition.z *fogDensity)*( cameraPosition.z *fogDensity)) );

完整的代码请参考：

工程文件myTutorialD3D11_42

代码下载：