source: GTP/trunk/App/Demos/Illum/HierRayEngine/rayEngine.fx @ 1481

Revision 1481, 11.4 KB checked in by szirmay, 18 years ago (diff)
Line 
1// transformations
2float4x4        WorldViewProj;
3float4x4        ViewProj;
4float4x4        ViewProjI;
5float4x4        World;
6float4x4        WorldIT;
7float3          EyePos;
8float3          TilePos;
9float           RefractionIndex;
10float           colOrder;
11
12#define MIN_RAY_DEPTH   0.01
13#define MAX_RAY_DEPTH   200.0
14#define RAY_TABLE_SIZE  512.0
15
16float4          ConePeak;
17float4          ConeDirAndCosAngle;
18
19texture rayDirTable;
20sampler rayDirTableSampler = sampler_state
21{
22   Texture = <rayDirTable>;
23   MinFilter = Point;
24   MagFilter = Point;
25   MipFilter = None;
26};
27
28texture rayOriginTable;
29sampler rayOriginTableSampler = sampler_state
30{
31   Texture = <rayOriginTable>;
32   MinFilter = Point;
33   MagFilter = Point;
34   MipFilter = None;
35};
36
37texture coneDirTable;
38sampler coneDirTableSampler = sampler_state
39{
40   Texture = <coneDirTable>;
41   MinFilter = Point;
42   MagFilter = Point;
43   MipFilter = None;
44};
45
46texture conePeakTable;
47sampler conePeakTableSampler = sampler_state
48{
49   Texture = <conePeakTable>;
50   MinFilter = Point;
51   MagFilter = Point;
52   MipFilter = None;
53};
54
55textureCUBE environmentTexture;
56sampler environmentSampler = sampler_state
57{
58   Texture = <environmentTexture>;
59   MinFilter = Linear;
60   MagFilter = Linear;
61   MipFilter = None;
62};
63
64void PrimaryRaysVS (
65                in float4       Pos                     : POSITION,
66                in float3       Norm            : NORMAL,
67                out float4      hPos            : POSITION,
68                out float3      wNorm           : TEXCOORD0,
69                out float3      wPos            : TEXCOORD1
70                )
71{
72        hPos = mul(Pos, WorldViewProj);
73        wNorm = mul(Norm, WorldIT);
74        wPos = mul(Pos, World).xyz;
75}
76
77void PrimaryRaysPS (
78        in float3       wNorm           : TEXCOORD0,
79        in float3       wPos            : TEXCOORD1,
80    out float4  Origin          : COLOR0,
81    out float4  Dir                     : COLOR1)
82{   
83        Origin = float4(wPos, 1);
84        wNorm = normalize(wNorm);
85        float3 ViewDir =  wPos - EyePos;
86        ViewDir = normalize(ViewDir);
87
88        float3 refractedDir = refract(ViewDir, wNorm, RefractionIndex);
89        if(dot(refractedDir, refractedDir) < 0.5)       //total internal reflection
90                refractedDir = reflect(ViewDir, wNorm);
91
92        Dir = float4(refractedDir, colOrder);
93        Dir.xyz = normalize(Dir.xyz);
94}
95
96struct vsInputCopyBack
97{
98    float4      Pos                     : POSITION;
99    float2      tex                     : TEXCOORD0;   
100};
101
102struct vsOutputCopyBack
103{
104    float4      Pos                     : POSITION;
105    float2      tex                     : TEXCOORD0;
106};
107
108vsOutputCopyBack
109        vsCopyBack(vsInputCopyBack input)
110{
111    vsOutputCopyBack output = (vsOutputCopyBack)0;
112    output.Pos = input.Pos;
113    output.tex = input.tex;
114    return output;
115}
116
117void
118        psCopyBack(vsOutputCopyBack input, out float4 c0 : COLOR0, out float4 c1 : COLOR1)
119{
120        c0 = tex2D(rayOriginTableSampler, input.tex);
121        c1 = tex2D(rayDirTableSampler, input.tex);
122}
123
124struct vsInputShowTex
125{
126    float4      Pos                     : POSITION;
127    float2      tex                     : TEXCOORD0;   
128};
129
130struct vsOutputShowTex
131{
132    float4      Pos                     : POSITION;
133    float2      tex                     : TEXCOORD0;
134};
135
136vsOutputShowTex
137        vsShowTex(vsInputShowTex input)
138{
139    vsOutputShowTex output = (vsOutputShowTex)0;
140    output.Pos = input.Pos;
141    output.tex = input.tex;
142
143    return output;
144}
145
146float4
147        psShowTex(vsOutputShowTex input) : COLOR0
148{   
149//      return abs(float4(tex2D(rayDirTableSampler, input.tex).xyz, 1));
150        return float4(tex2D(rayOriginTableSampler, input.tex).xyz, 1);
151//      return abs(float4(tex2D(conePeakTableSampler, input.tex).xyz, 1));     
152//      return float4(1,1,0,1);
153//      return float4(input.tex.x,input.tex.y,0,1);     
154//      return float4(1.0 - acos(tex2D(coneDirTableSampler, input.tex).aaa) / 3.14, 1);
155//       + float4(0, 0.7, 0, 0);
156//              +       float4(tex2D(rayDirTableSampler, input.tex).xyz, 1);
157        float3 relfDir = tex2D(rayDirTableSampler, input.tex);
158        return float4((relfDir.x +1) / 2,
159                (relfDir.y + 1) / 2,
160                (relfDir.z + 1) / 2,   1);
161}
162
163void RayCastVS(
164        in float4       Sphere          : POSITION,
165    in float3   PlanePos        : NORMAL,
166    in float3   Invmx0          : TEXCOORD0,
167    in float3   Invmx1          : TEXCOORD1,
168    in float3   Invmx2          : TEXCOORD2,
169    in float3   Normals0        : TEXCOORD3,
170        in float3       Normals1        : TEXCOORD4,
171        in float3       Normals2        : TEXCOORD5,
172       
173        out float4      hPos            : POSITION,
174        out float3      oPlanePos       : TEXCOORD6,
175    out float3  oInvmx0         : TEXCOORD0,
176    out float3  oInvmx1         : TEXCOORD1,
177    out float3  oInvmx2         : TEXCOORD2,
178    out float3  oNormals0       : TEXCOORD3,
179        out float3      oNormals1       : TEXCOORD4,
180        out float3      oNormals2       : TEXCOORD5
181        )
182{
183        oPlanePos = PlanePos;
184        oInvmx0 = Invmx0;
185        oInvmx1 = Invmx1;
186        oInvmx2 = Invmx2;
187        oNormals0 = Normals0;
188        oNormals1 = Normals1;
189        oNormals2 = Normals2;
190
191        hPos = float4(TilePos, 1);
192
193        ConeDirAndCosAngle.xyz = mul(WorldIT, float4(ConeDirAndCosAngle.xyz, 0));
194        ConePeak.xyz = mul(WorldIT, float4(ConePeak.xyz, 1));
195
196        float3 sfc = Sphere.xyz - ConePeak.xyz;
197        float lsfc = length(sfc);
198
199        if(Sphere.w < lsfc)     // cone peak not in sphere
200        {
201                // angle difference between cone main direction and direction to sphere centre
202                float angSpMidConeMid = acos(dot(ConeDirAndCosAngle.xyz, sfc) / lsfc);
203                // the half of the opening angle at which the sphere is seen
204                float angSpRad = asin(Sphere.w / lsfc);
205                // cone opening angle
206                float angCone = acos(ConeDirAndCosAngle.w);
207               
208                // if sphere direction not within (cone direction + sphere angle), discard tile for this triangle
209                if(angCone + angSpRad < angSpMidConeMid)
210                {
211                        hPos = float4(10000000.0, 10000000.0, 10000000.0, 1.0);
212                }
213        }
214}
215
216void
217        RayCastPS(
218//              in float3       PlanePos        : TEXCOORD6,
219                in float3       Invmx0          : TEXCOORD0,
220                in float3       Invmx1          : TEXCOORD1,
221                in float3       Invmx2          : TEXCOORD2,
222                in float3       Normals0        : TEXCOORD3,
223                in float3       Normals1        : TEXCOORD4,
224                in float3       Normals2        : TEXCOORD5,
225       
226                in float2       vPos            : VPOS,
227                out float4      oOrigin         : COLOR0,
228                out float4      oDir            : COLOR1,
229                out float1      oDepth          : DEPTH)
230{   
231
232        float3  PlanePos = Invmx0 + Invmx1 + Invmx2;
233        PlanePos /= dot(PlanePos, PlanePos);
234
235        float2 pixpos = vPos.xy;
236        pixpos /= RAY_TABLE_SIZE;       // to texture coordinates
237        float3 rayOrigin = tex2D(rayOriginTableSampler, pixpos.xy);
238        rayOrigin = mul(WorldIT, float4(rayOrigin, 1));
239        float3 rayDir = tex2D(rayDirTableSampler, pixpos.xy);
240        rayDir = mul(WorldIT, float4(rayDir, 0));
241       
242        float hitDepth = (dot(PlanePos, PlanePos) - dot(rayOrigin, PlanePos)) / dot(rayDir, PlanePos);
243        if(hitDepth < MIN_RAY_DEPTH || hitDepth > MAX_RAY_DEPTH)
244        {       
245                oDepth = 1000000.0;
246                oOrigin = oDir = 0;
247        }
248        else
249        {
250                float3 hitPoint = rayOrigin + (rayDir * hitDepth);
251
252                float3 worldDist = mul(float4(hitPoint - rayOrigin, 0), World).xyz;
253                 
254                oDepth = length(worldDist)  / MAX_RAY_DEPTH;
255
256                float baryA = dot(Invmx0, hitPoint);
257                float baryB = dot(Invmx1, hitPoint);
258                float baryC = dot(Invmx2, hitPoint);
259                if(baryA > -0.001 && baryB > -0.001 && baryC > -0.001)
260                {
261                        oOrigin = mul(float4(hitPoint, 1), World);
262                       
263                        float3 normalAtHitPoint = Normals0 * baryA;
264                        normalAtHitPoint += Normals1 * baryB;
265                        normalAtHitPoint += Normals2 * baryC;
266                        normalAtHitPoint = normalize(normalAtHitPoint);
267                        if(dot(normalAtHitPoint, rayDir) > 0)
268                        {
269                                normalAtHitPoint = -normalAtHitPoint;
270                                RefractionIndex = 1.0 / RefractionIndex;        // exiting ray
271                        }
272                        float3 refractedDir = refract(rayDir, normalAtHitPoint, RefractionIndex);
273                        if(dot(refractedDir, refractedDir) < 0.5)       // total internal reflection
274                                refractedDir = reflect(rayDir, normalAtHitPoint);
275                        oDir = float4( mul(float4(refractedDir,0), World).xyz, 1);
276                }
277                else
278                {
279                        oOrigin = float4(10.0, 0, 0, 1);
280                        oDir = float4(10.0, 0, 0, 1);
281                        oDepth = 1000000.0;
282                }
283        }
284}
285
286
287struct vsInputBackGround
288{
289    float4 Pos  : POSITION; //Pos
290    float2 tex  : TEXCOORD0;
291};
292
293struct vsOutputBackGround
294{
295    float4 Pos  : POSITION; //Pos
296        float2 tex      : TEXCOORD0;
297    float3 wPos : TEXCOORD1;
298};
299
300vsOutputBackGround vsBackground(vsInputBackGround input){
301    vsOutputBackGround output = (vsOutputBackGround)0;
302    output.Pos=input.Pos;
303    float4 worldpos = mul(input.Pos, ViewProjI);
304    worldpos /= worldpos.w;
305    output.wPos = worldpos.xyz;
306    output.tex = input.tex;
307    return output;
308}
309
310void psBackground(vsOutputBackGround input, out float4 o0 : COLOR0)
311{   
312        float4 dird = tex2D(rayDirTableSampler, input.tex);
313        float3 Dir = dird.xyz;
314        float3 col = 1 ;
315                                                /*float3(pow(0.7, frac(dird.w / 10.0) * 10.0) ,
316                                                pow(0.7, frac(dird.w / 100.0) * 10.0) ,
317                                                pow(0.7, frac(dird.w / 1000.0) * 10.0));*/
318        if(dot(Dir, Dir) < 0.5)
319        {
320                Dir = normalize(input.wPos.xyz - EyePos.xyz);
321                col = float3(4, 4, 4);
322        }
323        o0 = float4(texCUBE(environmentSampler, Dir).xyz * col * 1.1, 0.0);
324//      o0 = float4(dird.w / 5.0, dird.w / 2.0, dird.w / 10.0, 1.0);
325       
326//      o0 = float4(input.tex.x, input.tex.y, 1.0, 1.0);
327}
328
329
330void ConeVS(
331    in float4   Pos                     : POSITION,
332    in float2   Tex                     : TEXCOORD0,
333    out float4  oPos            : POSITION,
334    out float2  oTex            : TEXCOORD0
335    )
336{
337    oPos = Pos;
338    oTex = Tex;
339}
340
341void
342        ConePS(
343                in float2       Tex             : TEXCOORD0,
344                out float4      oConePeak       : COLOR0,
345                out float4      oConeDir                : COLOR1)
346{
347        float3 peak = 0;
348        float3 dir = 0;
349        float cosAngle = 1.0;
350        float sinAngle = 0.0;
351        for(int i=0; i < 16; i++)
352                for(int j=0; j < 16; j++)
353                {
354                        float3 currentRayDir = tex2D(rayDirTableSampler, Tex + float2((float)j/RAY_TABLE_SIZE, (float)i/RAY_TABLE_SIZE));
355                        if(dot(currentRayDir, currentRayDir) > 0.5) // a valid ray
356                        {
357                                float3 currentRayOrigin = tex2D(rayOriginTableSampler, Tex + float2((float)j/RAY_TABLE_SIZE, (float)i/RAY_TABLE_SIZE));
358                                if(dot(dir,dir) < 0.5) // no valid ray found before this one
359                                {
360                                        dir = currentRayDir;
361                                        peak = currentRayOrigin;
362                                }
363                                else
364                                {
365                                        float ncos = dot(currentRayDir,dir);
366                                        if(ncos < cosAngle)
367                                        {
368                                                float3 perpdir = normalize(currentRayDir - ncos * dir);
369                                                float3 farConeEdge = cosAngle * dir - sinAngle * perpdir;
370                                                dir = farConeEdge + currentRayDir;
371                                                dir = normalize(dir);
372                                                cosAngle = dot(dir, currentRayDir);
373                                                sinAngle = sqrt(1.0 - cosAngle * cosAngle);
374                                        }
375                                        float3 pd = currentRayOrigin - peak;
376                                        float3 ptop = normalize(pd);
377                                        float cospp = dot(dir, ptop);
378                                        if(cospp < cosAngle)
379                                        {
380                                                float3 perpdir = ptop - cospp * dir;
381                                                perpdir = normalize(perpdir);
382                                                float3 farConeEdge = (cosAngle * dir - sinAngle * perpdir);
383                                                float3 nearConeEdge = (cosAngle * dir + sinAngle * perpdir);
384                                                float3 g = currentRayOrigin - peak - nearConeEdge * dot(nearConeEdge, pd);
385                                                peak += farConeEdge * dot(g,g) / dot(farConeEdge, g);
386                                        }
387                                }
388                        }
389                }
390        oConePeak = float4(peak, 1.0);
391        oConeDir = float4(dir, cosAngle);
392        if(dot(dir, dir) < 0.5) // no valid rays in tile
393        {
394                //cone far away not intersecting anything
395                oConePeak = float4(1000000.0, 0 , 0, 0.0);
396                oConeDir = float4(1, 0, 0, 1.0);
397        }
398}
399
400
401technique RenderPrimaryRayArray{
402        pass P0
403    {
404        VertexShader = compile vs_3_0 PrimaryRaysVS();
405        PixelShader  = compile ps_3_0 PrimaryRaysPS();
406    }
407}
408
409technique RayCast{
410        pass P0
411    {
412        VertexShader = compile vs_3_0 RayCastVS();
413        PixelShader  = compile ps_3_0 RayCastPS();
414    }
415}
416
417technique ShowTex{
418        pass P0
419    {
420        VertexShader = compile vs_2_0 vsShowTex();
421        PixelShader  = compile ps_2_0 psShowTex();
422    }
423}
424
425technique Background{
426        pass P0
427    {
428        VertexShader = compile vs_2_0 vsBackground();
429        PixelShader  = compile ps_2_0 psBackground();
430    }
431}
432
433technique CopyBack{
434        pass P0
435    {
436        VertexShader = compile vs_2_0 vsCopyBack();
437        PixelShader  = compile ps_2_0 psCopyBack();
438    }
439}
440
441technique ComputeCones{
442        pass P0
443    {
444        VertexShader = compile vs_3_0 ConeVS();
445        PixelShader  = compile ps_3_0 ConePS();
446    }
447}
448
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.