source/shadowmap.cpp

   1 #include <cmath>
   2 #include <cstdlib>
   3 #include "light.h"
   4 #include "matrix.h"
   5 #include "misc.h"
   6 #include "renderer.h"
   7 #include "scene.h"
   8 #include "shadowmap.h"
   9 #include "tests.h"
  10 #include "texgen.h"
  11 #include "texunit.h"
  12
  13 using namespace std;
  14
  15 namespace Msp {
  16 namespace GL {
  17
  18 ShadowMap::ShadowMap(unsigned s, const Renderable &r, const Light &l):
  19         Effect(r),
  20         size(s),
  21         light(l),
  22         radius(1),
  23         depth_bias(4),
  24         rendered(false)
  25 {
  26         depth_buf.set_min_filter(LINEAR);
  27         depth_buf.set_compare_enabled(true);
  28         depth_buf.set_compare_func(LEQUAL);
  29         depth_buf.set_wrap(CLAMP_TO_EDGE);
  30         depth_buf.storage(DEPTH_COMPONENT, size, size);
  31         fbo.attach(DEPTH_ATTACHMENT, depth_buf, 0);
  32         fbo.require_complete();
  33
  34         set_darkness(0.7);
  35         set_texture_unit(3);
  36 }
  37
  38 void ShadowMap::set_target(const Vector3 &t, float r)
  39 {
  40         target = t;
  41         radius = r;
  42 }
  43
  44 void ShadowMap::set_darkness(float d)
  45 {
  46         if(d<0.0f || d>1.0f)
  47                 throw invalid_argument("ShadowMap::set_darkness");
  48
  49         shdata.uniform("shadow_darkness", d);
  50 }
  51
  52 void ShadowMap::set_depth_bias(float b)
  53 {
  54         if(b<0.0f)
  55                 throw invalid_argument("ShadowMap::set_depth_bias");
  56
  57         depth_bias = b;
  58 }
  59
  60 void ShadowMap::set_texture_unit(unsigned u)
  61 {
  62         unit = u;
  63
  64         int i = unit;
  65         shdata.uniform("shadow", i);
  66         shdata.uniform("shadow_unit", i);
  67 }
  68
  69 void ShadowMap::setup_frame() const
  70 {
  71         if(rendered)
  72                 return;
  73
  74         renderable.setup_frame();
  75         rendered = true;
  76
  77         Vector4 lpos = light.get_position();
  78
  79         if(lpos.w)
  80         {
  81                 /* XXX Not really proper way to support positional lights, but good
  82                 enough when the light source is far away */
  83                 lpos -= Vector4(target.x, target.y, target.z, 1.0f);
  84         }
  85
  86         lpos.normalize();
  87
  88         float matrix[16];
  89         if(abs(lpos.z)>=abs(lpos.x) && abs(lpos.z)>=abs(lpos.y))
  90         {
  91                 float d = sqrt(lpos.x*lpos.x+lpos.z*lpos.z);
  92                 matrix[0] = lpos.z/d;
  93                 matrix[4] = 0;
  94                 matrix[8] = -lpos.x/d;
  95                 matrix[1] = -lpos.x*lpos.y/d;
  96                 matrix[5] = d;
  97                 matrix[9] = -lpos.z*lpos.y/d;
  98         }
  99         else
 100         {
 101                 float d = sqrt(lpos.x*lpos.x+lpos.y*lpos.y);
 102                 matrix[0] = -lpos.y/d;
 103                 matrix[4] = lpos.x/d;
 104                 matrix[8] = 0;
 105                 matrix[1] = -lpos.x*lpos.z/d;
 106                 matrix[5] = -lpos.y*lpos.z/d;
 107                 matrix[9] = d;
 108         }
 109
 110         matrix[2] = lpos.x;
 111         matrix[6] = lpos.y;
 112         matrix[10] = lpos.z;
 113
 114         matrix[12] = -(target.x*matrix[0]+target.y*matrix[4]+target.z*matrix[8]);
 115         matrix[13] = -(target.x*matrix[1]+target.y*matrix[5]+target.z*matrix[9]);
 116         matrix[14] = -(target.x*matrix[2]+target.y*matrix[6]+target.z*matrix[10]);
 117         matrix[3] = 0;
 118         matrix[7] = 0;
 119         matrix[11] = 0;
 120         matrix[15] = 1;
 121
 122         light_matrix = matrix;
 123
 124         MatrixStack::Push push_mv(MatrixStack::modelview());
 125         MatrixStack::Push push_proj(MatrixStack::projection());
 126
 127         MatrixStack::projection() = Matrix::ortho(-radius, radius, -radius, radius, -radius, radius);
 128         MatrixStack::modelview() = light_matrix;
 129
 130         Bind bind_fbo(fbo, true);
 131         Bind bind_depth(DepthTest::lequal());
 132         fbo.clear(DEPTH_BUFFER_BIT);
 133         renderable.render("shadow");
 134 }
 135
 136 void ShadowMap::finish_frame() const
 137 {
 138         renderable.finish_frame();
 139         rendered = false;
 140 }
 141
 142 void ShadowMap::render(Renderer &renderer, const Tag &tag) const
 143 {
 144         if(!enabled_passes.count(tag))
 145                 return renderer.render(renderable, tag);
 146
 147         const float *matrix = light_matrix.data();
 148
 149         // Has side effect of changing the current unit
 150         depth_buf.bind_to(unit);
 151         float diam = radius*2;
 152         TexGen tg_s, tg_t, tg_r;
 153         tg_s.set_plane(Vector4(matrix[0]/diam, matrix[4]/diam, matrix[8]/diam, matrix[12]/diam+0.5f));
 154         tg_t.set_plane(Vector4(matrix[1]/diam, matrix[5]/diam, matrix[9]/diam, matrix[13]/diam+0.5f));
 155         tg_r.set_plane(Vector4(-matrix[2]/diam, -matrix[6]/diam, -matrix[10]/diam, 0.5f-matrix[14]/diam-depth_bias/size));
 156         tg_s.bind_to(SCOORD);
 157         tg_t.bind_to(TCOORD);
 158         tg_r.bind_to(RCOORD);
 159         TexUnit::activate(0);
 160
 161         Renderer::Push _push_rend(renderer);
 162         renderer.add_shader_data(shdata);
 163         renderer.render(renderable, tag);
 164
 165         Texture::unbind_from(unit);
 166         TexGen::unbind_from(SCOORD);
 167         TexGen::unbind_from(TCOORD);
 168         TexGen::unbind_from(RCOORD);
 169         TexUnit::activate(0);
 170 }
 171
 172 } // namespace GL
 173 } // namespace Msp