寫在前面：

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正文

讓我們來看看第13部分中我們離開的地方惭笑。使用我們上次工作的同一個Playground赠摇，我們今天將學(xué)習(xí)照明和3D物體谆焊。 還記得我們幾周前做過的日食嗎寂恬？ 它回來了兔魂！ 好吧趾浅，我們要去除太陽弛作，這次只關(guān)注地球涕蜂。

首先，讓我們清理我們的內(nèi)核只包含這些代碼：

int width = output.get_width();
int height = output.get_height();
float2 uv = float2(gid) / float2(width, height);
uv = uv * 2.0 - 1.0;
float radius = 0.5;
float distance = length(uv) - radius;
output.write(distance < 0 ? float4(1) : float4(0), gid);

幾個星期前你肯定會認出這些代碼映琳。 我們唯一做的是用黑色替換外圈顏色机隙，用白色替換內(nèi)圈顏色。 輸出圖像應(yīng)如下所示：

效果圖

到現(xiàn)在為止還挺好萨西。 這個星球看起來很平坦有鹿，照明分布太均勻，看起來不真實谎脯。 我們接下來解決這個問題吧葱跋。 幾何學(xué)告訴我們，為了找到球體上的任何點源梭，我們需要球體方程：

(x - x_0)^2 + (y - y_0)^2 + (z - z_0)^2 = r^2

在我們的特殊情況下娱俺，x₀，y₀和z₀都是0咸产，因為我們的球體位于屏幕的中心矢否。 求解z給出了行星顏色的值，所以讓我們用這些行替換內(nèi)核中的最后一行：

float planet = float(sqrt(radius * radius - uv.x * uv.x - uv.y * uv.y));
planet /= radius;
output.write(distance < 0 ? float4(planet) : float4(0), gid);

顯示的效果如下：

效果圖

正如您所料脑溢，現(xiàn)在計算的顏色從圓心開始以全白色開始僵朗，在外圓上以全黑結(jié)束。 為了實現(xiàn)這一點屑彻，我們不得不將顏色除以半徑验庙，以便將我們的范圍標(biāo)準(zhǔn)化為z值的[0,1]間隔，從而為我們提供全范圍的光效社牲。 我們實際上假裝光源位于（0,0,1）粪薛。 這引出了下一個主題：lighting。

Lighting是賦予我們色彩生命的東西搏恤。 為了在場景中有燈光违寿，我們需要計算每個坐標(biāo)的'normal'(法線)。 法線向量在表面上垂直熟空，向我們顯示表面在每個坐標(biāo)處“指向”的位置藤巢。 用這些行替換最后兩行：

float3 normal = normalize(float3(uv.x, uv.y, planet));
output.write(distance < 0 ? float4(float3(normal), 1) : float4(0), gid);

請注意，我們已經(jīng)在行星變量中得到了z的值息罗。 輸出圖像應(yīng)如下所示：

效果圖

這可能不是我們想要看到的掂咒，但至少我們現(xiàn)在知道在計算每個標(biāo)準(zhǔn)化坐標(biāo)處的顏色時法線是什么樣的。 接下來，讓我們創(chuàng)建一個位于左側(cè)（負x）和稍后位置（正z）的光源绍刮。 用這些行替換最后一行：

float3 source = normalize(float3(-1, 0, 1));
float light = dot(normal, source);
output.write(distance < 0 ? float4(float3(light), 1) : 
float4(0), gid);

我們采用了一種稱為Lambertian
（漫射）光的基本光模型温圆，我們需要將法線與標(biāo)準(zhǔn)化光源相乘。 我們將在以后的文章中詳細討論Lighting孩革，但是岁歉，如果您有興趣了解有關(guān)照明模型的更多信息，這里有一個很好的資源供您參考嫉戚。 輸出圖像應(yīng)如下所示：

效果圖

還記得上次我們的內(nèi)核還給我們一個統(tǒng)一的計時器嗎刨裆？ 用這個替換源代碼行：

float3 source = normalize(float3(cos(timer), sin(timer), 1));

通過使用cos和sin函數(shù)，我們給光源一個圓周運動彬檀。 使用圓的參數(shù)方程帆啃，x和y都在-1到1的范圍內(nèi)。 輸出圖像應(yīng)如下所示：

效果圖

我們?nèi)绾卧趫鼍埃ㄌ炜罩械男行牵┲锌吹狡恋恼彰魑矬w窍帝，然而努潘，物體仍然呈現(xiàn)出均勻的表面。 我們可以通過兩種方式使其看起來更逼真：要么對其應(yīng)用紋理坤学，要么為行星顏色添加一些噪點疯坤。 源代碼點擊我