參考鏈接： Java中靜態(tài)函數的陰影(方法隱藏)

轉載原創(chuàng)：ZJU_fish1996? ?http://blog.csdn.net/zju_fish1996/article/details/51932954?

source:原文地址??

code:點擊可以直接下載源代碼?

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? ? ? ?1978年，Lance Williams在其發(fā)表的論文《Casting curved shadows on curved surfaces》中提出了Shadow mapping算法，從那以后，該算法在離線渲染和實時渲染兩個領域都得到了廣泛的應用。皮爾斯動畫工作室的Renderman渲染器、以及一些知名電影如《玩具總動員》都使用了shadow mapping技術。?

? ? ? ? 在眾多圖形應用的陰影技術中，shadow mapping只是產生陰影的一種方法，它有著自身的優(yōu)缺點：?

優(yōu)點：?

? ? ? ?1.不需要了解場景中的物體，因為shadow mapping是圖像空間的技術，它會自動地隨著GPU上物體的創(chuàng)建和改變發(fā)揮效應。?

? ? ? ?2.對于每個燈光而言，只需要一張紋理來維護陰影信息，而不需要使用模板緩沖區(qū)。?

? ? ? ?3.避免了shadow volumes算法的高填充率的缺陷?

缺點：?

? ? ? 1.易走樣，尤其在使用小的陰影圖的情況下。??

? ? ? 2.在每個燈光下，場景中的物體必須都進行一次繪制，以產生點光源的陰影貼圖，而對于全向點光源，繪制的次數會更多。?

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? ? ? 該教程只實現了一個點光源的基本陰影映射，也有很多人發(fā)表了如何發(fā)展改進這一技術的論文。??

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理論?

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? ? ? ? 考慮一個硬陰影效果下由點光源照亮的簡單場景，在給定場景中一個點的情況下，我們如何知道它是被照亮的部分，還是在陰影中？簡單的說，如果場景中的一個點和光源的連線中間沒有其它遮擋物的話，那么這個點就是被照亮的。理解shadow mapping的關鍵步驟就是，理解這些點就是以光源為視點下的可見點。? ? ? ? ?我們已經掌握了在給定視點下判斷可見性的技術，并且?guī)缀踉谌魏问褂?d硬件繪制場景時都會用到這一技術，這個技術就是z-buffer消隱算法。所以，以光源為視點繪制場景的情況下，可以通過深度測試的點就是那些不在陰影中的點。??

? ? ? ? 如果我們以光源為視點繪制場景，我們可以先保存深度緩沖區(qū)的值，然后，我們再以攝像機為視角繪制場景，我們將保存的深度緩沖區(qū)的值從光源位置投影為紋理。對于給定的一個點而言，我們比較比較投影到該點的陰影以及該點到光源的距離，來計算該點是否在陰影中。??

? ? ? ? 假設深度紋理中存儲的值為D，點到光源的距離為R：?

R = D光源與點的連線中沒有物體遮擋，該點不在陰影中R > D光源與點的連線中有物體遮擋，該點在陰影中?

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應用?

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? ? ? ? 我們如何使用OpenGL來實現上述過程？??

? ? ? ? 這個技術要求我們至少繪制兩遍場景，為了保證每次繪制更簡單，我們繪制了三次。??

? ? ? ? 首先，我們以光源為視點繪制場景。這個可以通過在gluLookAt函數中，設置從光源位置望向場景中心。場景如常繪制，并且讀取深度緩存。??

? ? ? ? 所有的陰影計算都是在深度緩存的精度下進行的。使用相等來測試不在陰影中的點，很可能會因為精度誤差而產生不正確的結果，這和我們不使用”==“來比較浮點數是一個道理。所以，當我們從光源視角繪制場景時，我們要求OpenGL剔除前向面，因此被寫入陰影映射的是物體的背面。這種情況下，存儲在陰影映射中的深度值會比光源照射到正面的深度值要大一些。我們使用D>=R來檢測不在陰影中的點，所有光源下表面可見的點都不在陰影中。這樣我們就利用背面（在光源視角下）把這個問題轉化為精確的問題，因為它們仍然符合陰影的定義，所以不會對比較結果產生影響。??

? ? ? ? 這個技術只針對封閉物體，如果場景中存在開放的物體，我們需要使用多邊形位移技術來增加深度緩沖區(qū)的值。??

? ? ? ? 為了簡化這一問題，我們在第一次繪制的時候使用標準的后緩存，這意味著我們的窗口大到足以放下整個陰影紋理，并且不被其他窗體遮擋。這個限制可以通過使用離線緩存來產生紋理以避免。?

? ? ? ? 另外兩次繪制都是從相機視角繪制的。首先，我們用一個比較昏暗的燈光繪制整個場景，來表達陰影中顯示的效果。這一次僅用環(huán)境光來繪制。然而，為了保證陰影中的曲面表面不產生不自然的平坦，我們使用了較暗的漫反射光源。?

? ? ? ? 第三次繪制的就是我們前面提到的陰影比較。這個比較是shadow mapping中至關重要的一點，它事實上可以直接利用硬件來逐像素的進行比較，使用ARB提供的擴展，ARB_shadow。我們設置紋理單位，這樣比較就能影響到alpha值以及顏色成分了。所有的片段如果不能通過比較，將會得到alpha為0的值，而通過比較的則會得到alpha為1的值。利用alpha測試，我們可以丟棄那些本該是陰影的片段。現在使用更亮的管線來允許我們繪制場景中被光照到的部分。??

? ? ? ? 使用深度紋理的線性濾波，可以過濾紋理比較后產生的值，這叫做PCF，它能夠得到邊緣的軟陰影。如果我們允許更小的alpha值通過alpha測試，那么被照亮的片段將和陰影混合，可能會比幀緩存中的像素更暗，這樣就產生了陰影邊界的黑色邊框。所以，在這個樣例中，alpha測試被用于丟棄所有不被完全照射的區(qū)域。暗邊界的產生將會使用另一種不同的、更為復雜的方法來實現這兩次繪制。在我們的shadow mapping工程里，使用了max混合來合并結果。為了保證簡單，我們沒有使用PCF技術。??

投影紋理??

? ? ? ? 我們如何將光源下的深度緩存，保存在陰影中，并且在攝影機視角渲染到場景物體中呢？?

? ? ? ? 首先，我們來看一下我們使用的坐標系和矩陣：??

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? ? ? ? 這個陰影映射是光源視角的一個快照，是光源裁剪空間的二維投影。為了實現紋理投影，我們使用opengl中的 EYE_LINEAR紋理坐標生成，來產生視點位置下頂點的坐標。我們需要使用紋理矩陣，將紋理坐標映射為一個適合于訪問陰影圖的坐標。因此紋理矩陣需要完成上述綠色箭頭標出操作。??

? ? ? ? 實現這一過程的最好方式是：??

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T紋理矩陣Pl光源投影矩陣Vl光源視點矩陣Vc相機視點矩陣?

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? ? ? ? OpenGL將一個矩陣M以MT的方式應用于一個矩陣坐標T，這將通過世界空間和光源視點空間，把相機坐標空間轉換到光源裁剪空間。這避免了物體空間以及任何模型矩陣的使用，并且因此不再需要對我們繪制的每個模型重復運算。??

? ? ? ? 當紋理坐標被轉換到光源裁剪空間后，我們還要執(zhí)行一步操作。在透視除法后，裁剪后的x,y,z坐標的范圍落在[-1,1]內，而紋理映射的坐標范圍在[0,1]中，而深度值也在[0,1]范圍內。我們需要產生一個簡單的矩陣，來把[-1,1]映射到[0,1]上。對于每個X,Y,Z坐標，我們都要把我們的紋理矩陣上左乘這個矩陣。?

? ? ? ? 在映射的過程中，我們可以避免使用紋理矩陣。這個可以通過在我們打開EYE_LINEAR時，指定一個矩陣來實現。典型的允許一個坐標的紋理坐標生成的代碼如下：??

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? ?view plain

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? glTexGeni(GL_S, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);? ?glTexGenfv(GL_S, GL_EYE_PLANE, VECTOR4D(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f));? ?glEnable(GL_TEXTURE_GEN_S);? ?

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? ? ? ? 如果我們同時考慮這四個紋理坐標的觀察屏幕，它們形成了4 x 4的單位矩陣。紋理矩陣將這些”texgen“矩陣的基礎上產生，然后將使用紋理矩陣來操作。我們可以通過忽略紋理矩陣，而把我們將使用到的紋理矩陣使用的數據直接放置到觀察平面上，來實現一個小的加速。??

? ? ? ? 最終，大多數設置投影的復雜運算就是計算Vc的逆矩陣了。OpenGL會為我們完成這一操作。當觀察平面被確定后，GL將會自動地將其與當前模型矩陣相乘。我們所需要做的只是保證在這個時候，模型矩陣包括了攝像機視角矩陣，其逆將與我們的texgen矩陣相乘。??

? ? ? ? 所以，最終設置紋理投影，包括優(yōu)化的代碼如下：??

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? ?view plain

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? //Calculate texture matrix for projection? ?//This matrix takes us from eye space to the light's clip space? ?//It is postmultiplied by the inverse of the current view matrix when specifying texgen? ? ? static MATRIX4X4 biasMatrix? ?(0.5f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,? ?0.0f, 0.5f, 0.0f, 0.0f,? ?0.0f, 0.0f, 0.5f, 0.0f,? ?0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f);? ? ? MATRIX4X4 textureMatrix=biasMatrix*lightProjectionMatrix*lightViewMatrix;? ? ? //Set up texture coordinate generation.? ?glTexGeni(GL_S, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);? ?glTexGenfv(GL_S, GL_EYE_PLANE, textureMatrix.GetRow(0));? ?glEnable(GL_TEXTURE_GEN_S);? ? ? glTexGeni(GL_T, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);? ?glTexGenfv(GL_T, GL_EYE_PLANE, textureMatrix.GetRow(1));? ?glEnable(GL_TEXTURE_GEN_T);? ? ? glTexGeni(GL_R, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);? ?glTexGenfv(GL_R, GL_EYE_PLANE, textureMatrix.GetRow(2));? ?glEnable(GL_TEXTURE_GEN_R);? ? ? glTexGeni(GL_Q, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);? ?glTexGenfv(GL_Q, GL_EYE_PLANE, textureMatrix.GetRow(3));? ?glEnable(GL_TEXTURE_GEN_Q);? ?

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拓展使用?

? ? ? ? 在這個項目中，我們只使用了兩個拓展， ARB_depth_texure和ARG_shadow.??

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代碼?

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? ? ? ?這個實例使用的代碼量非常小，主要原因如下：?

? ? ? ?1.我們不需要手動的生成任何特定幾何體，因為shadow mapping算法不需要提取輪廓線，也不需要其它附加的頂點性質，如切向量。?

? ? ? ? ? 所有的幾何體都是使用glutSolidSphere和一些簡單的指令繪制的。??

? ? ? ?2.主要的工作都是由硬件完成的。?

? ? ? ? shadow mapping比較只需要幾行代碼來允許硬件操作，然后它就會被自動執(zhí)行。?

? ? ? ? 首先我們創(chuàng)建3個無符號整數來維護顯示列表的編號。一個顯示列表用于繪制場景的一部分，由于變量被定義為靜態(tài)的，我們可以在使用前獲得變量的值。??

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? ?如果變量sphereList為0，我們使用glGenLists，在spheresList中保存新的顯示列表編號。新的顯示列表編號不為0，因此代碼只會被執(zhí)行一次。這樣就將OpenGL產生4個球體的指令存儲在了顯示列表中。?

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? //Create spheres list ifnecessary? ? if(!spheresList)? ? {? ? ? ? spheresList=glGenLists(1);? ? ? ? glNewList(spheresList,GL_COMPILE);? ? ? ? {? ? ? ? ? ? glColor3f(0.0f,1.0f, 0.0f);? ? ? ? ? ? glPushMatrix();? ? ? ? ? ? ? ?glTranslatef(0.45f,1.0f, 0.45f);? ? ? ? ? ? glutSolidSphere(0.2,24, 24);? ? ? ? ? ? ? ?glTranslatef(-0.9f,0.0f, 0.0f);? ? ? ? ? ? glutSolidSphere(0.2,24, 24);? ? ? ? ? ? ? ?glTranslatef(0.0f,0.0f,-0.9f);? ? ? ? ? ? glutSolidSphere(0.2,24, 24);? ? ? ? ? ? ? ?glTranslatef(0.9f,0.0f, 0.0f);? ? ? ? ? ? glutSolidSphere(0.2,24, 24);? ? ? ? ? ? ? ?glPopMatrix();? ? ? ? }? ? ? ? glEndList();? ? }? ?

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? ?類似的，我們產生平面和圓環(huán)的顯示列表：

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? //Create torus if necessary? ?if(!torusList)? ?{? ? ? ?torusList=glGenLists(1);? ? ? ?glNewList(torusList,GL_COMPILE);? ? ? ?{? ? ? ? ? ?glColor3f(1.0f,0.0f, 0.0f);? ? ? ? ? ?glPushMatrix();? ? ? ? ? ? ? glTranslatef(0.0f,0.5f, 0.0f);? ? ? ? ? ?glRotatef(90.0f,1.0f, 0.0f, 0.0f);? ? ? ? ? ?glutSolidTorus(0.2,0.5, 24, 48);? ? ? ? ? ? ? glPopMatrix();? ? ? ?}? ? ? ?glEndList();? ?}? ? ? //Create base if necessary? ?if(!baseList)? ?{? ? ? ?baseList=glGenLists(1);? ? ? ?glNewList(baseList,GL_COMPILE);? ? ? ?{? ? ? ? ? ?glColor3f(0.0f,0.0f, 1.0f);? ? ? ? ? ?glPushMatrix();? ? ? ? ? ? ? glScalef(1.0f,0.05f, 1.0f);? ? ? ? ? ?glutSolidCube(3.0f);? ? ? ? ? ? ? glPopMatrix();? ? ? ?}? ? ? ?glEndList();? ?}? ?

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? ? ? ? 現在，我們使用顯示列表來繪制隨著angles變化而旋轉的球，每一次這個函數被調用后，除了第一次調用，這是唯一被執(zhí)行的部分：??

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? //Draw objects? ?glCallList(baseList);? ?glCallList(torusList);? ? ? glPushMatrix();? ?glRotatef(angle, 0.0f, 1.0f, 0.0f);? ?glCallList(spheresList);? ?glPopMatrix();? ?

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? ? ? ? 現在，我們來看看主要的代碼文件，這里面包含了所有有趣的代碼。??

? ? ? ? 首先我們需要包含必要的頭文件，包括glee.h，一個opengl的擴展庫。?

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? #define WIN32_LEAN_AND_MEAN? ?#include <windows.h>? ?#include <stdio.h>? ?#include "GLee/GLee.h" //GL header file, including extensions? ?#include <GL/glut.h>? ?#include "Maths/Maths.h"? ?#include "TIMER.h"? ?#include "FPS_COUNTER.h"? ?#include "scene.h"? ?#include "main.h"? ?

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? ? ? ? 現在創(chuàng)建我們的全局對象，計時器和fps。

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? //Timer used for frame rate independent movement? ?TIMER timer;? ? ? //Frames per second counter? ?FPS_COUNTER fpsCounter;? ?

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? ? ? ? 之后，我們創(chuàng)建一些全局變量，相機和燈光的位置是在這里給出的固定值。我們同時把shadow map的大小固定設為512x512，并且存儲創(chuàng)建shadow map紋理編號的空間。另外，我們還創(chuàng)建空間來維護相機以及光源視角下的投影和視區(qū)矩陣。

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? //Camera & light positions? ?VECTOR3D cameraPosition(-2.5f, 3.5f,-2.5f);? ?VECTOR3D lightPosition(2.0f, 3.0f,-2.0f);? ? ? //Size of shadow map? ?const int shadowMapSize=512;? ? ? //Textures? ?GLuint shadowMapTexture;? ? ? //window size? ?int windowWidth, windowHeight;? ? ? //Matrices? ?MATRIX4X4 lightProjectionMatrix, lightViewMatrix;? ?MATRIX4X4 cameraProjectionMatrix, cameraViewMatrix;? ?

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? ? ? ? 初始化函數也會在代碼的開始被調用：

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? //Called for initiation? ?bool Init(void)? ?{? ?

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? ? ? ? ?首先我們使用glee庫來檢查ARB_depth_texture和ARB_shadow擴展是否被支持??

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? //Check for necessaryextensions? ?if(!GLEE_ARB_depth_texture || !GLEE_ARB_shadow)? ?{? ? ? ?printf("I requireARB_depth_texture and ARB_shadow extensionsn\n");? ? ? ?return false;? ?}? ?

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? ? ? ?現在我們設置模型視區(qū)矩陣、著色、深度測試的初始狀態(tài)，我們同時允許背面剔除來獲得加速。因為我們使用到了glScale來繪制場景，所以我們需要開啟GL_NORMALIZE。??

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? //Load identity modelview? ?glMatrixMode(GL_MODELVIEW);? ?glLoadIdentity();? ? ? //Shading states? ?glShadeModel(GL_SMOOTH);? ?glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);? ?glColor4f(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);? ?glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT,GL_NICEST);? ? ? //Depth states? ?glClearDepth(1.0f);? ?glDepthFunc(GL_LEQUAL);? ?glEnable(GL_DEPTH_TEST);? ? ? glEnable(GL_CULL_FACE);? ? ? //We use glScale when drawing the scene? ?glEnable(GL_NORMALIZE);? ?

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? ? ? ?下一步就是創(chuàng)建陰影映射紋理。這是一張尺寸為shadowMap大小的方形紋理，并且格式為DEPTH_COMPONENT，我們不希望用任何東西來初始化這個陰影數據，所以我們把它的像素指針指向NULL。??

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? //Create the shadow maptexture? ?glGenTextures(1, &shadowMapTexture);? ?glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, shadowMapTexture);? ?glTexImage2D( GL_TEXTURE_2D, 0,GL_DEPTH_COMPONENT, shadowMapSize, shadowMapSize, 0,? ? ? ?GL_DEPTH_COMPONENT,GL_UNSIGNED_BYTE, NULL);? ?glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);? ?glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);? ?glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S,GL_CLAMP);? ?glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T,GL_CLAMP);? ?

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? ? 我們想要一個改變場景中物體的漫反射和環(huán)境反射材質屬性的更簡單的方法，所以我們使用了glColorMaterial，所以顏色的改變也會影響材質。?

? ? 我們設置所有表面的鏡面反射顏色為白色，鏡面反射指數為16.?

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? //Use the color as theambient and diffuse material? ?glColorMaterial(GL_FRONT,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE);? ?glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);? ? ? //White specular material color, shininess 16? ?glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, white);? ?glMaterialf(GL_FRONT, GL_SHININESS, 16.0f);? ?

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? ? ? ? 相機和光源的矩陣在這里被設置，并被保存到全局變量中。?

? ? ? ? 首先，我們保存當前的模型視圖矩陣。然后，對于每個我們想要設置的矩陣，我們首先將當前矩陣初始化為單位矩陣，然后調用相關的opengl函數，在模型視圖堆棧上創(chuàng)建相關的矩陣。這些矩陣隨后被讀入全局矩陣變量中。最終， 我們還原模型視圖矩陣。??

? ? ? ? 注意到我們創(chuàng)建了所有的矩陣，包括在模型視圖堆棧上創(chuàng)建投影矩陣。這就是為什么GetFloatv總是讀取模型視圖矩陣。?

? ? ? ? 光源和相機有不同的投影矩陣。?

? ? ? ? 為了盡可能提升精度，光源的遠近平面被放置得盡可能接近。并且，光源使用的寬高比為1，所以視線體是一個被截斷的四棱錐。??

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? //Calculate & savematrices? ?glPushMatrix();? ? ? glLoadIdentity();? ?gluPerspective(45.0f,(float)windowWidth/windowHeight, 1.0f, 100.0f);? ?glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX,cameraProjectionMatrix);? ? ? glLoadIdentity();? ?gluLookAt(cameraPosition.x, cameraPosition.y,cameraPosition.z,? ?0.0f, 0.0f, 0.0f,? ?0.0f, 1.0f, 0.0f);? ?glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX,cameraViewMatrix);? ? ? glLoadIdentity();? ?gluPerspective(45.0f, 1.0f, 2.0f, 8.0f);? ?glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX,lightProjectionMatrix);? ? ? glLoadIdentity();? ?gluLookAt( lightPosition.x, lightPosition.y,lightPosition.z,? ?0.0f, 0.0f, 0.0f,? ?0.0f, 1.0f, 0.0f);? ?glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX,lightViewMatrix);? ? ? glPopMatrix();? ?

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? ?最終，我們重設計時器，并返回真。??

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? //Reset timer? ?timer.Reset();? ? ? return true;? ?

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? ? ? ? 顯示函數在繪制幀的時候被調用。??

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? //Called to draw scene? ?void Display(void)? ?{? ?

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? ? ? ? 首先，我們計算球體的旋轉角度。使用計時器，旋轉率將與幀刷新頻率獨立開來。

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? ? ? ? ?第一次繪制的時候，我們從光源視點來繪制場景。清空顏色和深度緩存，并且設置光源的投影矩陣和模型矩陣。使用和shadow map一樣大小的作為窗口大小。

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? //First pass - from light'spoint of view? ?glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT |GL_DEPTH_BUFFER_BIT);? ? ? glMatrixMode(GL_PROJECTION);? ?glLoadMatrixf(lightProjectionMatrix);? ? ? glMatrixMode(GL_MODELVIEW);? ?glLoadMatrixf(lightViewMatrix);? ? ? //Use viewport the same size as the shadow map? ?glViewport(0, 0, shadowMapSize, shadowMapSize);? ?

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? ? ? ? 在這里，我們讓opengl為我們剔除正面，所以背面被繪制到shadow map中。這個處理方法在前面已經解釋過了。我們同時需要禁用寫入顏色緩存，并且使用面片光照。因為我們僅對深度緩存的內容感興趣。??

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? //Draw back faces into theshadow map? ?glCullFace(GL_FRONT);? ? ? //Disable color writes, and use flat shading forspeed? ?glShadeModel(GL_FLAT);? ?glColorMask(0, 0, 0, 0);? ?

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? ? ? ? 現在，我們可以開始繪制場景了：??

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? //Draw the scene? ?DrawScene(angle);? ?

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? ? ? ? CopyTexSubImage2D用于把當前幀緩存的內容復制到紋理中。我們首先綁定陰影映射紋理，然后再把視區(qū)復制到紋理。因為我們綁定了一個DEPTH_COMPONENT的紋理，數據將會自動從深度緩存中讀入。??

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? //Read the depth buffer intothe shadow map texture? ?glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, shadowMapTexture);? ?glCopyTexSubImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 0, 0, 0, 0,shadowMapSize, shadowMapSize);? ?

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? ? ? ?第一次繪制的最后，我們恢復原來的狀態(tài)。??

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? ?view plain

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? //restore states? ?glCullFace(GL_BACK);? ?glShadeModel(GL_SMOOTH);? ?glColorMask(1, 1, 1, 1);? ?

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? ? ? ?第二次繪制時，我們從相機的視角繪制場景，我們把光源設置為陰影區(qū)域的亮度。首先，我們清除深度緩存。我們不需要清除顏色緩存，因為我們還沒有寫任何東西。然后，我們設置相機是叫的矩陣，并且使用包括整個窗體的視區(qū)大小。??

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? //2nd pass - Draw fromcamera's point of view? ?glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);? ?glMatrixMode(GL_PROJECTION);? ?glLoadMatrixf(cameraProjectionMatrix);? ? ? glMatrixMode(GL_MODELVIEW);? ?glLoadMatrixf(cameraViewMatrix);? ? ? glViewport(0, 0, windowWidth, windowHeight);? ?

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? ? ? ? 接下來設置燈光，我們使用一個較暗的漫反射光以及為0的鏡面反射亮度。??

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? //Use dim light to representshadowed areas? ?glLightfv(GL_LIGHT1, GL_POSITION,VECTOR4D(lightPosition));? ?glLightfv(GL_LIGHT1, GL_AMBIENT, white*0.2f);? ?glLightfv(GL_LIGHT1, GL_DIFFUSE, white*0.2f);? ?glLightfv(GL_LIGHT1, GL_SPECULAR, black);? ?glEnable(GL_LIGHT1);? ?glEnable(GL_LIGHTING);? ? ? Scene(angle);? ?

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? ? ? ? 第三次繪制是實際的陰影計算。如果一個片段通過了陰影測試（說明它不是陰影部分的）那么我們希望它在亮光下被繪制，覆蓋前一次暗光繪制的效果。所以，我們允許亮光，并且使用所有的鏡面光亮度。??

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? //3rd pass? ?//Draw with bright light? ?glLightfv(GL_LIGHT1, GL_DIFFUSE, white);? ?glLightfv(GL_LIGHT1, GL_SPECULAR, white);? ?

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? ? ? ? 接下來，我們計算texgen矩陣，它將用于把陰影映射投影到場景上，并且允許紋理坐標生成。??

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? //Calculate texture matrixfor projection? ?//This matrix takes us from eye space to thelight's clip space? ?//It is postmultiplied by the inverse of thecurrent view matrix when specifying texgen? ?static MATRIX4X4 biasMatrix(0.5f, 0.0f, 0.0f,0.0f,? ?0.0f, 0.5f, 0.0f, 0.0f,? ?0.0f, 0.0f, 0.5f, 0.0f,? ?0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f); //bias from [-1, 1] to[0, 1]? ?MATRIX4X4textureMatrix=biasMatrix*lightProjectionMatrix*lightViewMatrix;? ? ? //Set up texture coordinate generation.? ?glTexGeni(GL_S, GL_TEXTURE_GEN_MODE,GL_EYE_LINEAR);? ?glTexGenfv(GL_S, GL_EYE_PLANE,textureMatrix.GetRow(0));? ?glEnable(GL_TEXTURE_GEN_S);? ? ? glTexGeni(GL_T, GL_TEXTURE_GEN_MODE,GL_EYE_LINEAR);? ?glTexGenfv(GL_T, GL_EYE_PLANE, textureMatrix.GetRow(1));? ?glEnable(GL_TEXTURE_GEN_T);? ? ? glTexGeni(GL_R, GL_TEXTURE_GEN_MODE,GL_EYE_LINEAR);? ?glTexGenfv(GL_R, GL_EYE_PLANE,textureMatrix.GetRow(2));? ?glEnable(GL_TEXTURE_GEN_R);? ? ? glTexGeni(GL_Q, GL_TEXTURE_GEN_MODE,GL_EYE_LINEAR);? ?glTexGenfv(GL_Q, GL_EYE_PLANE,textureMatrix.GetRow(3));? ?glEnable(GL_TEXTURE_GEN_Q);? ?

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? ? ? ? 現在，我們綁定并且允許陰影映射紋理，并且設置自動紋理比較。首先我們允許比較，并且告訴GL在r小于等于紋理中的值時，通過測試。陰影比較將對于每個片段產生0或1的結果。我們讓GL把這些都替換成4個顏色通道（一個復制到4個中，即產生一個灰度值）

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? //Bind & enable shadowmap texture? ?glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, shadowMapTexture);? ?glEnable(GL_TEXTURE_2D);? ? ? //Enable shadow comparison? ?glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_COMPARE_MODE_ARB, GL_COMPARE_R_TO_TEXTURE);? ? ? //Shadow comparison should be true (ie not inshadow) if r<=texture? ?glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_COMPARE_FUNC_ARB, GL_LEQUAL);? ? ? //Shadow comparison should generate an INTENSITYresult? ?glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_DEPTH_TEXTURE_MODE_ARB, GL_INTENSITY);? ?

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? ? ? ? 如果陰影比較通過了，將會產生為1的alpha值。所以，我們使用alpha測試來剔除那些小于0.99的片段。用這種方法，沒有通過陰影測試的片段將不被繪制，所以這就允許了前一次繪制的暗場景效果被顯示在屏幕上。??

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? //Set alpha test to discardfalse comparisons? ?glAlphaFunc(GL_GEQUAL, 0.99f);? ?glEnable(GL_ALPHA_TEST);? ?

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? ? ? ? 之后，是場景的第三次繪制，也是最后一次繪制，然后所有的狀態(tài)都被重設了。??

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? DrawScene(angle);? ? ? //Disable textures and texgen? ?glDisable(GL_TEXTURE_2D);? ? ? glDisable(GL_TEXTURE_GEN_S);? ?glDisable(GL_TEXTURE_GEN_T);? ?glDisable(GL_TEXTURE_GEN_R);? ?glDisable(GL_TEXTURE_GEN_Q);? ? ? //Restore other states? ?glDisable(GL_LIGHTING);? ?glDisable(GL_ALPHA_TEST);? ?

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? ? ? ? 為了顯示這個樣例在你的電腦上運行狀態(tài)如何，我們將會在屏幕上方顯示fps大小。為了做到這一點，我們首先調用FPS_COUNTER::Update來計算fps。??

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? //Update frames per secondcounter? ?fpsCounter.Update();? ?

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? ? ? ? sprintf被用于把fps從float轉換為string??

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? //Print fps? ?static char fpsString[32];? ?sprintf(fpsString, "%.2f", fpsCounter.GetFps());? ?

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? ? ? ? 然后，投影和模型矩陣被設置為一個簡單的正投影，舊的矩陣利用堆棧被保存起來。??

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? //Set matrices for ortho? ?glMatrixMode(GL_PROJECTION);? ?glPushMatrix();? ?glLoadIdentity();? ?gluOrtho2D(-1.0f, 1.0f, -1.0f, 1.0f);? ? ? glMatrixMode(GL_MODELVIEW);? ?glPushMatrix();? ?glLoadIdentity();? ?

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? ? ? ? ?現在，我們調用glut庫的函數，一次性輸出所有文字。??

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? //Print text? ?glRasterPos2f(-1.0f, 0.9f);? ?for(unsigned int i=0; i<strlen(fpsString);++i)? ? ? ?glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_HELVETICA_18,fpsString[i]);? ?

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? ? ? ? 舊的投影和模型矩陣現在從堆棧上被恢復。??

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? //reset matrices? ?glMatrixMode(GL_PROJECTION);? ?glPopMatrix();? ?glMatrixMode(GL_MODELVIEW);? ?glPopMatrix();? ?

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? ? ? ? 我們現在完成了幀的繪制，所以調用glFinish,然后告訴glut庫交換前后緩沖區(qū)，最終我們調用glutPostRedisplay來要求下一幀盡可能快地繪制。??

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? glFinish();? ?glutSwapBuffers();? ?glutPostRedisplay();? ?

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? ? ? ? ?reshape函數在窗體大小被改變的時候調用（包括窗口創(chuàng)建時），它首先把當前的窗口大小存儲到全局變量中，所以視窗可以在第二次繪制的時候被正確的重建。??

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? //Called on window resize? ?void Reshape(int w, int h)? ?{? ? ? ?//Save new window size? ? ? ?windowWidth=w, windowHeight=h;? ?

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? ? ? ? 相機投影矩陣在窗體大小被改變后，也會發(fā)生變化。因為它被存儲在全局變量中，并且僅在必要的時候發(fā)送給GL，我們按我們設置這個變量的方式，來更新這個變量。我們先保存當前的模型矩陣，再把當前矩陣設置為單位矩陣，然后新的相機投影矩陣被創(chuàng)建，并且被存儲。最后，我們恢復原來的模型矩陣。

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? ? ? //Update the camera'sprojection matrix? ? ? ?glPushMatrix();? ? ? ?glLoadIdentity();? ? ? ?gluPerspective(45.0f, (float)windowWidth/windowHeight,1.0f, 100.0f);? ? ? ?glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX,cameraProjectionMatrix);? ? ? ?glPopMatrix();? ?}? ?

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? ? ? ? ?鍵盤回調函數在鍵盤被按下后調用。如果我們按了escape鍵，程序將退出。如果按了p鍵，計時器會停止，動畫也將暫停。按u鍵可以重啟計時器。.?

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? //Called when a key is pressed? ?void Keyboard(unsigned char key, int x, int y)? ?{? ? ? ?//If escape is pressed, exit? ? ? ?if(key==27)? ? ? ?exit(0);? ? ? ? ? //Use P to pause the animation and U to unpause? ? ? ?if(key=='P' || key=='p')? ? ? ?timer.Pause();? ? ? ? ? if(key=='U' || key=='u')? ? ? ?timer.Unpause();? ?}? ?

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? ? ? ? 我們的主函數初始化了glut和窗體，然后調用了init函數，檢查是否出錯，如果返回false，代碼退出。窗體創(chuàng)建得足夠容納512X512的陰影映射。之后我們設置了glut的回調函數，并且進入了主循環(huán)。??

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? int main(int argc, char** argv)? ?{? ? ? ?glutInit(&argc, argv);? ? ? ?glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB |GLUT_DEPTH);? ? ? ?glutInitWindowSize(640, 512);? ? ? ?glutCreateWindow("Shadow Mapping");? ? ? ? ? if(!Init())? ? ? ? ? ?return 0;? ? ? ? ? glutDisplayFunc(Display);? ? ? ?glutReshapeFunc(Reshape);? ? ? ?glutKeyboardFunc(Keyboard);? ? ? ?glutMainLoop();? ? ? ?return 0;? ?}

總結

以上是生活随笔為你收集整理的[转载] [OpenGL] shadow mapping（实时阴影映射）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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