ハーフベクトル
ハーフベクトル(英語:half vector)とは、2つのベクトルを足したものである。 ベクトルとベクトルを足すとその中間(ハーフ)の方向を向いたベクトルになる。
この特性を利用して3DCGにおいては物体表面(頂点またはピクセル)の位置からみて、視点と光源の中間方向(ハーフベクトル)を求めるのに使われる。
鏡面反射はハーフベクトルと法線ベクトルが一致した際に最大値となる。
算出
2個のベクトルを足し算するとその中間のベクトルが得られるので、 ハーフベクトルを求めるには物体表面(頂点またはピクセル)の位置を基準とした「視点」と「光源」のベクトルを足し合わせればよい。 また、光の強さは0.0~1.0の範囲で表すのが一般的なので、その範囲になるよう正規化(normalize)しておく。
頂点シェーダーでの実装例(超抜粋)。
float4x4 World;
float3 LightDirection;
float3 CameraPosition;
struct VSIn {
float4 Position: POSITION;
}
struct VSOut {
float3 HalfVector: TEXCOORD2;
}
VSOut VSMain(VSIn vsin) {
VSOut vsout = (VSOut)0;
// 頂点座標をワールド座標に変換
float4 worldPosition = mul(vertex.Position, World);
// カメラベクトルを求める
float3 cameraVector = normalize(worldPosition.xyz - CameraPosition.xyz);
// ハーフベクトルを求める
vsout.HalfVector = normalize(LightDirection.xyz + cameraVector.xyz);
return vsout;
}