DirectX11 地形水波纹理示例Demo

地形水波纹理示例Demo

1. 地形水波纹理示例Demo介绍

在本例中，我们要为地形和水体添加纹理。首先，我们要在地形上平铺一幅草地纹理。 由于地形网格很大，如果我们直接拉伸纹理，那么每个三角形只能得到很少的几个纹理元素。换句话说，这里无法为表面提供足够高的纹理分辨率；我们会受到倍增问题的影响。所以，我们要在地面网格上平铺草地纹理，进而获得较高的分辨率。其次，我们要通过一个时间函数对水体纹理进行平移，使水体显得更真实一些。

2. 生成网格纹理坐标

图8.16是一个建立在xz平面上的m×n网格以及一个在规范化纹理空间[0,1]2中的对应网格。可以看到，xz平面上的第ij个网格顶点的纹理坐标对应于纹理空间中的第ij个网格顶点的坐标。第ij个顶点对应的纹理空间坐标为：

uij = j ∙ ∆u

vij = i ∙ ∆v

其中，∆u = 1/(n-1) ，∆v = 1/(m-1) 。

（空间中的网格顶点vij的纹理坐标等于uv空间中的第ij个网格顶点Tij的坐标。）

因此，我们可以使用如下代码为地面网格生成纹理坐标：

void GeometryGenerator::CreateGrid(float width, float depth, UINT m, UINT n, MeshData& meshData)
{
    UINT vertexCount = m*n;
    UINT faceCount   = (m-1)*(n-1)*2;

    //
    // 创建顶点
    //

    float halfWidth = 0.5f*width;
    float halfDepth = 0.5f*depth;

    float dx = width / (n-1);
    float dz = depth / (m-1);

    float du = 1.0f / (n-1);
    float dv = 1.0f / (m-1);

    meshData.Vertices.resize(vertexCount);
    for(UINT i = 0; i < m; ++i)
    {
        float z = halfDepth - i*dz;
        for(UINT j = 0; j < n; ++j)
        {
            float x = -halfWidth + j*dx;

            meshData.Vertices[i*n+j].Position = XMFLOAT3(x, 0.0f, z);
            meshData.Vertices[i*n+j].Normal   = XMFLOAT3(0.0f, 1.0f, 0.0f);
            meshData.Vertices[i*n+j].TangentU = XMFLOAT3(1.0f, 0.0f, 0.0f);

            // 在网格上拉伸纹理
            meshData.Vertices[i*n+j].TexC.x = j*du;
            meshData.Vertices[i*n+j].TexC.y = i*dv;
        }
    }

    …
}

3. 纹理平铺

前面提到，我们希望在地形网格上平铺一幅草地纹理。但是，目前计算出来的纹理坐标是在单位区间[0,1]2中的，无法产生平铺。所以，我们要指定重复寻址模式并通过一个纹理变换矩阵将纹理坐标扩大5倍。这样，纹理坐标会被映射到[0,5]2区间内，使纹理在地形网格表面平铺5×5次：

XMMATRIX grassTexScale = XMMatrixScaling(5.0f, 5.0f, 0.0f);
XMStoreFloat4x4(&mGrassTexTransform, grassTexScale);
…
Effects::BasicFX->SetTexTransform(XMLoadFloat4x4(&mGrassTexTransform));
…
activeTech->GetPassByIndex(p)->Apply(0, md3dImmediateContext);
md3dImmediateContext->DrawIndexed(mLandIndexCount, 0, 0);

4. 纹理动画

我们要通过一个位于UpdateScene方法中的时间函数在纹理空间中平移纹理坐标，使水体纹理在网格上移动。我们为每帧提供一个很小的位移量，以得到一个平滑动画。我们同时使用无缝纹理和重复寻址模式，以使纹理坐标在平移时不出现间断。下面的代码示范了如何为水体纹理计算位移量，并生成和设定水体的纹理矩阵：

// 平铺水面纹理
XMMATRIX wavesScale = XMMatrixScaling(5.0f, 5.0f, 0.0f);

// 根据时间平移纹理
mWaterTexOffset.y += 0.05f*dt;
mWaterTexOffset.x += 0.1f*dt;  
XMMATRIX wavesOffset = XMMatrixTranslation(mWaterTexOffset.x, mWaterTexOffset.y, 0.0f);

// 组合缩放和平移
XMStoreFloat4x4(&mWaterTexTransform, wavesScale*wavesOffset);
…
Effects::BasicFX->SetTexTransform(XMLoadFloat4x4(&mWaterTexTransform));
…
activeTech->GetPassByIndex(p)->Apply(0, md3dImmediateContext);

5. 程序运行结果截图

项目完整源代码请到DirectX11 龙书官网下载。