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