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Text File  |  2002-11-12  |  11.4 KB  |  336 lines
  1. //
  2. // Shaders used by the LightingVS D3D sample 
  3. //
  4. // Note: This effect file does not work with EffectEdit.
  5. //
  6.  
  7. // This shader transforms input vertices to the projection space and
  8. // computes lighting in the camera space for different light types.
  9. // Specular color is not computed, because the sample disables specular lighting.
  10. //
  11. // Constant allocation
  12. //
  13. // c0   - material ambient color 
  14. // c1   - material emissive color 
  15. // c2   - material diffuse color 
  16. // c3   - material specular color 
  17. // c4.x - material specular power 
  18. //
  19. // Each light is described by 7 vectors:
  20. //
  21. // c5  - light ambient color multiplied by material ambient color
  22. // c6  - light diffuse color 
  23. // c7  - light specular color 
  24. // c8  - light direction in camera space (normalized vector)
  25. // c9  - light position in camera space  
  26. // c10 - light attenuation factors (att0, att1, att2, lightType) 
  27. // c11 - light parameters (falloff, -cos(phi/2), 1/(cos(theta/2) - cos(phi/2)), 0) 
  28. // 
  29. // c12 -  2 light 
  30. // c19 -  3 light 
  31. // c26 -  4 light 
  32. // c33 -  5 light 
  33. // c40 -  6 light 
  34. // c47 -  7 light 
  35. // c54 -  8 light 
  36. // c61 -  9 light 
  37. // c67 - 10 light 
  38. // 
  39. // c100 - c103   - transformation matrix to the projection space 
  40. // c104 - c107   - transformation matrix to the camera space 
  41. // c108 - c111   - inverse transposed of transformation matrix to the camera space 
  42. // 
  43. // c112  - (0,1,2,3) 
  44. // c113  - initial diffuse color (emissive + material_ambient * global_ambient) 
  45. // 
  46. // i0            - (number of directional lights, StartIndex, 7, 0) 
  47. // i1            - (number of spot lights, StartIndex, 7, 0) 
  48. // i2            - (number of point lights, StartIndex, 7, 0) 
  49. // 
  50.  
  51. #define MaterialAmbient                c0 
  52. #define MaterialEmissive               c1 
  53. #define MaterialDiffuse                c2 
  54. #define MaterialSpecular               c3  
  55. #define MaterialSpecularPower          c4.x 
  56.  
  57. #define GlobalAmbientFactor            c113 
  58.  
  59. #define Mproj                          c100 
  60. #define Mcamera                        c104 
  61. #define Mcamera_inverse_transposed     c108 
  62.  
  63. #define VertexPosition                 v0 
  64. #define VertexNormal                   v1 
  65.  
  66. #define LightAmbient                   c5[aL] 
  67. #define LightDiffuse                   c6[aL] 
  68. #define LightSpecular                  c7[aL] 
  69. #define LightDirection                 c8[aL]
  70. #define LightPosition                  c9[aL] 
  71. #define LightAttenuation0              c10[aL].x 
  72. #define LightAttenuation1              c10[aL].y 
  73. #define LightAttenuation2              c10[aL].z 
  74. #define LightFallof                    c11[aL].x 
  75. #define LightSpotFactor1               c11[aL].y 
  76. #define LightSpotFactor2               c11[aL].z 
  77.  
  78. #define Zero                           c112.x 
  79. #define One                            c112.y 
  80.  
  81. #define VertexPositionCameraSpace      r0.xyz
  82. #define VertexNormalCameraSpace        r1.xyz
  83. #define OutputDiffuse                  r2 
  84. #define TempColor                      r4   
  85. #define LightToVertexVector            r5 
  86. #define AttenuationFactor              r6.x 
  87. #define SpotFactor                     r6.y 
  88. #define Rho                            r6.y 
  89. #define LightVertexDistance            r6.z 
  90. #define DotProduct                     r7.x 
  91.  
  92. VertexShader Lighting_VS_2_0 = asm 
  93. { 
  94.     vs_2_0 
  95.  
  96.     ; input declaration 
  97.     dcl_position0 VertexPosition 
  98.     dcl_normal0   VertexNormal 
  99.  
  100.     ;transform position to the projection space 
  101.     m4x4 oPos, VertexPosition, Mproj
  102.  
  103.     ;initialize output diffuse color
  104.     mov OutputDiffuse, GlobalAmbientFactor
  105.  
  106.     ;transform position to the camera space 
  107.     m4x3 VertexPositionCameraSpace, VertexPosition, Mcamera
  108.  
  109.     ;transform normal to the camera space 
  110.     ;assume that the transformation matrix is orthogonal, so we do not normalize 
  111.     ;normals after transformation
  112.     m3x3 VertexNormalCameraSpace, VertexNormal, Mcamera_inverse_transposed
  113.  
  114.     // Loop through directional lights 
  115.  
  116.     loop aL, i0 
  117.         mov LightToVertexVector, LightDirection     // Vector from light to vertex
  118.         mov AttenuationFactor, One                  // att * spot = 1.0f
  119.         call l0 
  120.     endloop 
  121.  
  122.     // Loop through spot lights 
  123.  
  124.     loop aL, i1 
  125.         ;compute distance to the light  and  
  126.         ;normalized vector from light to a vertex  
  127.         add LightToVertexVector, VertexPositionCameraSpace, -LightPosition 
  128.         dp3 LightVertexDistance, LightToVertexVector, LightToVertexVector
  129.         rsq LightVertexDistance, LightVertexDistance       
  130.         mul LightToVertexVector, LightToVertexVector, LightVertexDistance   
  131.         rcp LightVertexDistance, LightVertexDistance 
  132.  
  133.         ; compute attenuation factor 
  134.         mad AttenuationFactor, LightAttenuation2, LightVertexDistance, LightAttenuation1 
  135.         mad AttenuationFactor, AttenuationFactor, LightVertexDistance, LightAttenuation0 
  136.         rcp AttenuationFactor, AttenuationFactor 
  137.  
  138.         ; compute spot factor 
  139.         dp3 Rho, LightToVertexVector, LightDirection 
  140.         add SpotFactor, Rho, LightSpotFactor1              ; Rho - cos(phi/2) 
  141.         max SpotFactor, SpotFactor, Zero                   ; max((Rho - cos(phi/2), 0) 
  142.         mul SpotFactor, SpotFactor, LightSpotFactor2 
  143.         pow SpotFactor, SpotFactor, LightFallof      
  144.  
  145.         ;combined att*spot 
  146.         mul AttenuationFactor, AttenuationFactor, SpotFactor 
  147.         call l0 
  148.     endloop 
  149.  
  150.     // Loop through point lights 
  151.  
  152.     loop aL, i2 
  153.         ;compute distance to the light and a normalized vector from light to a vertex 
  154.         add LightToVertexVector, VertexPositionCameraSpace, -LightPosition  
  155.         dp3 LightVertexDistance, LightToVertexVector, LightToVertexVector
  156.         rsq LightVertexDistance, LightVertexDistance 
  157.         mul LightToVertexVector, LightToVertexVector, LightVertexDistance   
  158.         rcp LightVertexDistance, LightVertexDistance 
  159.  
  160.         ; compute attenuation factor 
  161.         mad AttenuationFactor, LightAttenuation2, LightVertexDistance, LightAttenuation1 
  162.         mad AttenuationFactor, AttenuationFactor, LightVertexDistance, LightAttenuation0 
  163.         rcp AttenuationFactor, AttenuationFactor 
  164.  
  165.         call l0 
  166.     endloop 
  167.  
  168.     ;output the result color 
  169.     mov oD0, OutputDiffuse 
  170.     mov oD0.w, MaterialDiffuse.w 
  171.     ret 
  172.  
  173.     // This function computes diffuse component and updates the result color
  174.     // Parameters:
  175.     //      Normal in camera space
  176.     //      Current diffuse color (in/out)
  177.     //      Vector from vertex to the light
  178.     //      Attenuation factor * spot factor
  179.     //
  180.     label l0 
  181.         dp3 DotProduct, VertexNormalCameraSpace, -LightToVertexVector
  182.         max DotProduct, DotProduct, Zero 
  183.         mul TempColor, DotProduct, LightDiffuse    
  184.         mul TempColor, TempColor, MaterialDiffuse  
  185.         add TempColor, TempColor, LightAmbient     
  186.         mad OutputDiffuse, TempColor, AttenuationFactor, OutputDiffuse 
  187.     ret
  188. };
  189.  
  190. VertexShader Lighting_VS_3_0 = asm
  191. {
  192.     vs_3_0 
  193.  
  194.     ; input declaration 
  195.     dcl_position0 VertexPosition 
  196.     dcl_normal0   VertexNormal 
  197.  
  198.     ;output declaration
  199.     dcl_position0 o0 
  200.     dcl_color0    o1 
  201.  
  202.  
  203.     ;transform position to the projection space 
  204.     m4x4 o0, VertexPosition, Mproj
  205.  
  206.     ;initialize output diffuse color
  207.     mov OutputDiffuse, GlobalAmbientFactor
  208.  
  209.     ;transform position to the camera space 
  210.     m4x3 VertexPositionCameraSpace, VertexPosition, Mcamera
  211.  
  212.     ;transform normal to the camera space 
  213.     ;assume that the transformation matrix is orthogonal, so we do not normalize 
  214.     ;normals after transformation
  215.     m3x3 VertexNormalCameraSpace, VertexNormal, Mcamera_inverse_transposed
  216.  
  217.     // Loop through directional lights 
  218.  
  219.     loop aL, i0 
  220.         mov LightToVertexVector, LightDirection     // Vector from light to vertex
  221.         mov AttenuationFactor, One                  // att * spot = 1.0f
  222.         call l0 
  223.     endloop 
  224.  
  225.     // Loop through spot lights 
  226.  
  227.     loop aL, i1 
  228.         add LightToVertexVector, VertexPositionCameraSpace, -LightPosition 
  229.         dp3 DotProduct, VertexNormalCameraSpace, -LightToVertexVector
  230.         if_gt DotProduct, Zero
  231.             ; compute spot factor 
  232.             dp3 Rho, LightToVertexVector, LightDirection 
  233.             if_gt Rho, Zero
  234.                 ;compute distance to the light  and  
  235.                 ;normalized vector from light to a vertex  
  236.                 dp3 LightVertexDistance, LightToVertexVector, LightToVertexVector
  237.                 rsq LightVertexDistance, LightVertexDistance       
  238.                 mul LightToVertexVector, LightToVertexVector, LightVertexDistance   
  239.                 ;rcp LightVertexDistance, LightVertexDistance 
  240.  
  241.                 ; compute attenuation factor 
  242.                 ;mad AttenuationFactor, LightAttenuation2, LightVertexDistance, LightAttenuation1 
  243.                 ;mad AttenuationFactor, AttenuationFactor, LightVertexDistance, LightAttenuation0 
  244.                 ;rcp AttenuationFactor, AttenuationFactor 
  245.                 mov AttenuationFactor, One
  246.  
  247.                 ; compute spot factor 
  248.                 dp3 Rho, LightToVertexVector, LightDirection 
  249.                 add SpotFactor, Rho, LightSpotFactor1              ; Rho - cos(phi/2) 
  250.                 if_gt Rho, Zero
  251.                     mul SpotFactor, SpotFactor, LightSpotFactor2 
  252.                     ; Use low precision method to compute pow(SpotFactor, LightFallof)
  253.                     logp TempColor.w, SpotFactor
  254.                     mul  TempColor.w, TempColor, LightFallof 
  255.                     expp SpotFactor, TempColor.w 
  256.  
  257.                     ;combined att*spot 
  258.                     mul AttenuationFactor, AttenuationFactor, SpotFactor 
  259.                     call l0 
  260.                 endif
  261.             endif
  262.         endif
  263.     endloop 
  264.  
  265.     // Loop through point lights 
  266.  
  267.     loop aL, i2 
  268.         ;compute distance to the light and a normalized vector from light to a vertex 
  269.         add LightToVertexVector, VertexPositionCameraSpace, -LightPosition  
  270.         dp3 LightVertexDistance, LightToVertexVector, LightToVertexVector
  271.         rsq LightVertexDistance, LightVertexDistance 
  272.         mul LightToVertexVector, LightToVertexVector, LightVertexDistance   
  273.         rcp LightVertexDistance, LightVertexDistance 
  274.  
  275.         ; compute attenuation factor 
  276.         mad AttenuationFactor, LightAttenuation2, LightVertexDistance, LightAttenuation1 
  277.         mad AttenuationFactor, AttenuationFactor, LightVertexDistance, LightAttenuation0 
  278.         rcp AttenuationFactor, AttenuationFactor 
  279.  
  280.         call l0 
  281.     endloop 
  282.  
  283.     ;output the result color 
  284.     mov o1, OutputDiffuse 
  285.     mov o1.w, MaterialDiffuse.w 
  286.     ret 
  287.  
  288.     // This function computes diffuse component and updates the result color
  289.     // Parameters:
  290.     //      Normal in camera space
  291.     //      Current diffuse color (in/out)
  292.     //      Vector from vertex to the light
  293.     //      Attenuation factor * spot factor
  294.     //
  295.     label l0 
  296.         dp3 DotProduct, VertexNormalCameraSpace, -LightToVertexVector
  297.         max DotProduct, DotProduct, Zero 
  298.         mul TempColor.xyz, DotProduct, LightDiffuse    
  299.         mul TempColor.xyz, TempColor, MaterialDiffuse  
  300.         add TempColor.xyz, TempColor, LightAmbient     
  301.         mad OutputDiffuse.xyz, TempColor, AttenuationFactor, OutputDiffuse 
  302.     ret
  303. };
  304.  
  305. PixelShader LightingPS = asm
  306. {
  307.     ps_3_0 
  308.     dcl_color0 v0
  309.     mov oC0, v0
  310. };
  311.  
  312. technique Technique_Lighting_VS_2_0
  313. {
  314.     pass P0
  315.     {
  316.         VertexShader = (Lighting_VS_2_0);
  317.     }
  318. }
  319.  
  320. technique Technique_Lighting_VS_3_0
  321. {
  322.     pass P0
  323.     {
  324.         VertexShader = (Lighting_VS_3_0);
  325.         PixelShader  = (LightingPS);
  326.     }
  327. }
  328.  
  329. technique Technique_Lighting_VS_3_0_No_PS
  330. {
  331.     pass P0
  332.     {
  333.         VertexShader = (Lighting_VS_3_0);
  334.     }
  335. }
  336.