汽车喷漆效果的实现

给汽车身体喷漆是一个复杂的过程，车身油漆是昂贵分层形式,往往包含染料层，搪瓷金属箔悬浮层.
由于这些接二连三油漆表面层,展示出了一种复杂的光学交互，使车看起来平滑，光泽。

完整的HLSL像素着色器代码如下：

struct PsInput

{

      float2 Tex : TEXCOORD0;

      float3 Tangent : TEXCOORD1;

      float3 Binormal : TEXCOORD2;

      float3 Normal : TEXCOORD3;

      float3 View : TEXCOORD4;

      float3 SparkleTex : TEXCOORD5;

};



float4 main(PsInput i) : COLOR

{

      // 取得当前的法线图

      float3 vNormal = tex2D( normalMap, i.Tex );

      // 缩放和偏移让其在[-1.0, 1.0]区域内:

      vNormal = 2.0f * vNormal - 1.0f;



      // 获得高频率扰动的法线，通过查询一个噪声图。

      float3 vFlakesNormal = tex2D(microflakeNMap, i.SparkleTex);

      // 别忘了转换到 [-1.0, 1.0] 区域内:

      vFlakesNormal = 2 * vFlakesNormal - 1.0;



      // 计算以下公式

      // Np1 = ( a * Np + b * N ) / || a * Np + b * N || where a << b

      //

      float3 vNp1 = microflakePerturbationA * vFlakesNormal + normalPerturbation * vNormal ;



      // 计算以下公式

      // Np2 = ( c * Np + d * N ) / || c * Np + d * N || where c == d

      float3 vNp2 = microflakePerturbation * ( vFlakesNormal + vNormal ) ;



      // 因为需要与法线点乘求夹角，所以我们必须将它归一化一下

      float3 vView = normalize( View );



      // 把表面法线转换好世界空间中来，计算bump map的方法。

      float3x3 mTangentToWorld = transpose( float3x3( Tangent, Binormal, Normal ) );

      float3 vNormalWorld = normalize( mul( mTangentToWorld, vNormal ));



      // 计算夹角余玄

      float fNdotV = saturate(dot( vNormalWorld, vView));



      // 计算出反射向量

      float3 vReflection = 2 * vNormalWorld * fNdotV - vView;



      // 我们需要一个gloss值来读环境图，在真实的demo中，反射效果会有轻微的模糊。

      float fEnvBias = glossLevel;



      // 用反射向量采样环境图。

      float4 envMap = texCUBEbias( showroomMap, float4( vReflection, fEnvBias ) );



      //乘以亮度值，在a通道中储存 RGBE

      envMap.rgb = envMap.rgb * envMap.a;



      // 再乘以一个亮度系数

      envMap.rgb *= brightnessFactor;



      // 将切线空间中的法线变换到世界坐标中来.

      float3 vNp1World = normalize( mul( mTangentToWorld, vNp1) );



      // 法线和视线点乘,得到斐涅尔系数

      float fFresnel1 = saturate( dot( vNp1World, vView ));



      // 将第二个法线也同样重切线空间中变换到世界坐标中来.

      float3 vNp2World = normalize( mul( mTangentToWorld, vNp2 ));



      // 同样的方法得到第二个斐涅尔系数.

      float fFresnel2 = saturate( dot( vNp2World, vView ));



      // 开始合成所有层了.

      // 根据公式三

      float fFresnel1Sq = fFresnel1 * fFresnel1;

      float4 paintColor = fFresnel1 * paintColor0 +

      fFresnel1Sq * paintColorMid +

      fFresnel1Sq * fFresnel1Sq * paintColor2 +

      pow( fFresnel2, 16 ) * flakeLayerColor;



      // 最后与反射的环境贴图合成在一起,形成最终的结果.

      float fEnvContribution = 1.0 - 0.5 * fNdotV;

      float4 finalColor;

      finalColor.a = 1.0;

      finalColor.rgb = envMap * fEnvContribution + paintColor;

      return finalColor;

}

结论
此代码所使用的算法,经验更大于真实的物理属性,所以需要不断得调整常数值,
来使最终得到一个满意的效果.