单个3d模型上的多个灯光点，在金属iOS中具有不同颜色的灯光阴影_3d_Swift3_Sprite Kit_Scenekit_Metal

单个3d模型上的多个灯光点，在金属iOS中具有不同颜色的灯光阴影

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我想在单个3d模型上放置多个灯光点，并在金属IOS中使用不同颜色的灯光阴影

我已经完成了这个任务

现在，我想在一个3d模型中应用具有不同颜色的多个灯光点

查看附加图像（在SceneKit和SpriteKit-SKLightNode中开发），3D模型上需要类似的灯光反射效果。

需要了解的基本情况是，从表面反射的灯光是相加的：每个灯光都会产生一定的辐照度，表面的辐射出射度是表面对这种能量的反应的总和。我们将使用的数量仍然不是完全基于物理的，但这一洞察将帮助我们选择不会严重破坏最终颜色的值

为了简单起见，我们将坚持使用平行光。您可以很容易地将其推广到点光源或聚光灯；这只是一个传递所需属性并计算每光贡献的问题

首先，删除

struct Light

的定义和全局

Light

值。我们将把它们提升到uniforms结构中，以便从应用程序代码中设置它们

在“Shared.h”标题中重新定义

Light

结构，以便可以从Objective-C和Metal代码中看到它：

#define kMaxLights 4

typedef struct
{
    vector_float3 direction;
    vector_float3 ambientColor;
    vector_float3 diffuseColor;
    vector_float3 specularColor;
} Light;

现在，让我们从使用

simd

名称空间切换到使用

vector

和

matrix

前缀，以减少对Objective-C++的依赖：

typedef struct
{
    matrix_float4x4 modelViewProjectionMatrix;
    matrix_float4x4 modelViewMatrix;
    matrix_float3x3 normalMatrix;
    Light lights [kMaxLights];
} Uniforms;

在这里，我们在制服结构中包含了一个固定大小的灯光数组，因此我们可以在着色器中指定最多四个灯光，而无需分支。您可以根据需要减少或增加此数字

在应用程序代码中（特别是

updateUniforms

方法），我们可以重新定义第一个灯光以匹配前面的值：

Uniforms uniforms = { 0 };

（将制服结构归零，然后）

您现在可以运行应用程序查看与以前相同的结果，其优点是灯光属性现在可以编程，而不是硬编码

此时，我将通过在着色器代码中将“环境光”和“漫反射响应”设置为“白色”，切换到白色、有光泽的表面材质：

constant Material material = {
    .ambientColor = { 1, 1, 1 },
    .diffuseColor = { 1, 1, 1 },
    .specularColor = { 1, 1, 1 },
    .specularPower = 100
};

让我们修改着色器，使其在各种灯光上循环，记住在遇到灯光的任何地方都要规格化灯光方向，这样我们就不会得到过多的贡献：

fragment float4 fragment_main(ProjectedVertex vert [[stage_in]],
                              constant Uniforms &uniforms [[buffer(0)]])
{
    float3 color(0);

    for (int i = 0; i < kMaxLights; ++i) {
        constant Light *light = &uniforms.lights[i];
        float3 ambientTerm = light->ambientColor * material.ambientColor;

        float3 normal = normalize(vert.normal);
        float diffuseIntensity = saturate(dot(normal, normalize(light->direction)));
        float3 diffuseTerm = light->diffuseColor * material.diffuseColor * diffuseIntensity;

        float3 specularTerm(0);
        if (diffuseIntensity > 0)
        {
            float3 eyeDirection = normalize(vert.eye);
            float3 halfway = normalize(normalize(light->direction) + eyeDirection);
            float specularFactor = pow(saturate(dot(normal, halfway)), material.specularPower);
            specularTerm = light->specularColor * material.specularColor * specularFactor;
        }

        color += ambientTerm + diffuseTerm + specularTerm;
    }

    return float4(color, 1);
}

结果是，一个白色的茶壶被不同属性的灯光从几个不同的方向照亮：

要认识到的基本点是，从表面反射的光是相加的：每一束光都会产生一定量的辐照度，而表面的辐射出射度是表面对该能量响应的总和。我们将使用的数量仍然不是完全基于物理的，但这一洞察将帮助我们选择不会严重破坏最终颜色的值