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         const Vector4 &lpos = light.get_position();
  78         Vector3 back;
  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                 back = Vector3(lpos)-target;
  84         }
  85         else
  86                 back = Vector3(lpos);
  87         back.normalize();
  88
  89         Vector3 up;
  90         if(abs(back.z)<0.99)
  91                 up = Vector3(0, 0, 1);
  92         else
  93                 up = Vector3(0, 1, 0);
  94
  95         Vector3 right = normalize(cross(up, back));
  96
  97         Vector4 columns[4];
  98         columns[0] = Vector4(right, 0.0f);
  99         columns[1] = Vector4(normalize(cross(back, right)), 0.0f);
 100         columns[2] = Vector4(back, 0.0f);
 101         columns[3] = Vector4(target, 1.0f);
 102         light_matrix = Matrix::from_columns(columns);
 103         view_matrix = invert(light_matrix);
 104
 105         MatrixStack::Push push_mv(MatrixStack::modelview());
 106         MatrixStack::Push push_proj(MatrixStack::projection());
 107
 108         MatrixStack::projection() = Matrix::ortho(-radius, radius, -radius, radius, -radius, radius);
 109         MatrixStack::modelview() = view_matrix;
 110
 111         Bind bind_fbo(fbo, true);
 112         Bind bind_depth(DepthTest::lequal());
 113         fbo.clear(DEPTH_BUFFER_BIT);
 114         renderable.render("shadow");
 115 }
 116
 117 void ShadowMap::finish_frame() const
 118 {
 119         renderable.finish_frame();
 120         rendered = false;
 121 }
 122
 123 void ShadowMap::render(Renderer &renderer, const Tag &tag) const
 124 {
 125         if(!enabled_passes.count(tag))
 126                 return renderer.render(renderable, tag);
 127
 128         const float *matrix = view_matrix.data();
 129
 130         // Has side effect of changing the current unit
 131         depth_buf.bind_to(unit);
 132         float diam = radius*2;
 133         TexGen tg_s, tg_t, tg_r;
 134         tg_s.set_plane(Vector4(matrix[0]/diam, matrix[4]/diam, matrix[8]/diam, matrix[12]/diam+0.5f));
 135         tg_t.set_plane(Vector4(matrix[1]/diam, matrix[5]/diam, matrix[9]/diam, matrix[13]/diam+0.5f));
 136         tg_r.set_plane(Vector4(-matrix[2]/diam, -matrix[6]/diam, -matrix[10]/diam, 0.5f-matrix[14]/diam-depth_bias/size));
 137         tg_s.bind_to(unit, SCOORD);
 138         tg_t.bind_to(unit, TCOORD);
 139         tg_r.bind_to(unit, RCOORD);
 140
 141         Renderer::Push _push_rend(renderer);
 142         renderer.add_shader_data(shdata);
 143         renderer.render(renderable, tag);
 144
 145         Texture::unbind_from(unit);
 146         TexGen::unbind_from(unit, SCOORD);
 147         TexGen::unbind_from(unit, TCOORD);
 148         TexGen::unbind_from(unit, RCOORD);
 149 }
 150
 151 } // namespace GL
 152 } // namespace Msp