source/shadowmap.cpp

   1 /* $Id$
   2
   3 This file is part of libmspgl
   4 Copyright © 2009  Mikko Rasa, Mikkosoft Productions
   5 Distributed under the LGPL
   6 */
   7
   8 #include <cmath>
   9 #include <cstdlib>
  10 #include "light.h"
  11 #include "matrix.h"
  12 #include "misc.h"
  13 #include "projection.h"
  14 #include "scene.h"
  15 #include "shadowmap.h"
  16 #include "texunit.h"
  17
  18 using namespace std;
  19
  20 namespace Msp {
  21 namespace GL {
  22
  23 ShadowMap::ShadowMap(unsigned s, const Scene &c, const Light &l):
  24         size(s),
  25         scene(c),
  26         light(l),
  27         unit(3),
  28         radius(1)
  29 {
  30         depth_buf.set_min_filter(LINEAR);
  31         depth_buf.storage(DEPTH_COMPONENT, size, size, 0);
  32         depth_buf.image(0, DEPTH_COMPONENT, UNSIGNED_BYTE, 0);
  33         depth_buf.parameter(GL_DEPTH_TEXTURE_MODE, GL_LUMINANCE);
  34         depth_buf.parameter(GL_TEXTURE_COMPARE_MODE, GL_COMPARE_R_TO_TEXTURE);
  35         depth_buf.parameter(GL_TEXTURE_COMPARE_FUNC, GL_LEQUAL);
  36         depth_buf.parameter(GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
  37         depth_buf.parameter(GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
  38         fbo.attach(DEPTH_ATTACHMENT, depth_buf, 0);
  39         draw_buffer(NO_BUFFER);
  40         Framebuffer::unbind();
  41         Texture::unbind();
  42 }
  43
  44 void ShadowMap::set_target(const Vector3 &t, float r)
  45 {
  46         target = t;
  47         radius = r;
  48 }
  49
  50 void ShadowMap::set_texture_unit(unsigned u)
  51 {
  52         unit = u;
  53 }
  54
  55 void ShadowMap::prepare()
  56 {
  57         Vector4 lpos = light.get_position();
  58         if(lpos.w)
  59         {
  60                 /* XXX Not really proper way to support positional lights, but good
  61                 enough when the light source is far away */
  62                 lpos.x -= target.x;
  63                 lpos.y -= target.y;
  64                 lpos.z -= target.z;
  65                 float d = sqrt(lpos.x*lpos.x+lpos.y*lpos.y+lpos.z*lpos.z);
  66                 lpos.x /= d;
  67                 lpos.y /= d;
  68                 lpos.z /= d;
  69         }
  70
  71         float matrix[16];
  72         if(abs(lpos.z)>=abs(lpos.x) && abs(lpos.z)>=abs(lpos.y))
  73         {
  74                 float d = sqrt(lpos.x*lpos.x+lpos.z*lpos.z);
  75                 matrix[0] = lpos.z/d;
  76                 matrix[4] = 0;
  77                 matrix[8] = -lpos.x/d;
  78                 matrix[1] = -lpos.x*lpos.y/d;
  79                 matrix[5] = d;
  80                 matrix[9] = -lpos.z*lpos.y/d;
  81         }
  82         else
  83         {
  84                 float d = sqrt(lpos.x*lpos.x+lpos.y*lpos.y);
  85                 matrix[0] = -lpos.y/d;
  86                 matrix[4] = lpos.x/d;
  87                 matrix[8] = 0;
  88                 matrix[1] = -lpos.x*lpos.z/d;
  89                 matrix[5] = -lpos.y*lpos.z/d;
  90                 matrix[9] = d;
  91         }
  92
  93         matrix[2] = lpos.x;
  94         matrix[6] = lpos.y;
  95         matrix[10] = lpos.z;
  96
  97         matrix[12] = -(target.x*matrix[0]+target.y*matrix[4]+target.z*matrix[8]);
  98         matrix[13] = -(target.x*matrix[1]+target.y*matrix[5]+target.z*matrix[9]);
  99         matrix[14] = -(target.x*matrix[2]+target.y*matrix[6]+target.z*matrix[10]);
 100         matrix[3] = 0;
 101         matrix[7] = 0;
 102         matrix[11] = 0;
 103         matrix[15] = 1;
 104
 105         {
 106                 matrix_mode(PROJECTION);
 107                 push_matrix();
 108                 load_identity();
 109                 ortho(-radius, radius, -radius, radius, -radius, radius);
 110                 matrix_mode(MODELVIEW);
 111                 push_matrix();
 112                 load_matrix(matrix);
 113
 114                 const Framebuffer *old_fbo = Framebuffer::current();
 115                 fbo.bind();
 116                 clear(DEPTH_BUFFER_BIT);
 117                 scene.render("shadow");
 118
 119                 matrix_mode(PROJECTION);
 120                 pop_matrix();
 121                 matrix_mode(MODELVIEW);
 122                 pop_matrix();
 123                 if(old_fbo)
 124                         old_fbo->bind();
 125                 else
 126                         Framebuffer::unbind();
 127         }
 128
 129         depth_buf.bind_to(unit);
 130         float diam = radius*2;
 131         float s_eq[4] = { matrix[0]/diam, matrix[4]/diam, matrix[8]/diam, matrix[12]/diam+0.5 };
 132         float t_eq[4] = { matrix[1]/diam, matrix[5]/diam, matrix[9]/diam, matrix[13]/diam+0.5 };
 133         float r_eq[4] = { -matrix[2]/diam, -matrix[6]/diam, -matrix[10]/diam, 0.5-matrix[14]/diam-4.0/size };
 134         glTexGeni(GL_S, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);
 135         glTexGenfv(GL_S, GL_EYE_PLANE, s_eq);
 136         enable(GL_TEXTURE_GEN_S);
 137         glTexGeni(GL_T, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);
 138         glTexGenfv(GL_T, GL_EYE_PLANE, t_eq);
 139         enable(GL_TEXTURE_GEN_T);
 140         glTexGeni(GL_R, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);
 141         glTexGenfv(GL_R, GL_EYE_PLANE, r_eq);
 142         enable(GL_TEXTURE_GEN_R);
 143
 144         TexUnit::activate(0);
 145 }
 146
 147 void ShadowMap::cleanup()
 148 {
 149         TexUnit::activate(unit);
 150         Texture::unbind();
 151         disable(GL_TEXTURE_GEN_S);
 152         disable(GL_TEXTURE_GEN_T);
 153         disable(GL_TEXTURE_GEN_R);
 154         TexUnit::activate(0);
 155 }
 156
 157 } // namespace GL
 158 } // namespace Msp