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.x -= target.x;
  84                 lpos.y -= target.y;
  85                 lpos.z -= target.z;
  86         }
  87
  88         float l = sqrt(lpos.x*lpos.x+lpos.y*lpos.y+lpos.z*lpos.z);
  89         lpos.x /= l;
  90         lpos.y /= l;
  91         lpos.z /= l;
  92
  93         float matrix[16];
  94         if(abs(lpos.z)>=abs(lpos.x) && abs(lpos.z)>=abs(lpos.y))
  95         {
  96                 float d = sqrt(lpos.x*lpos.x+lpos.z*lpos.z);
  97                 matrix[0] = lpos.z/d;
  98                 matrix[4] = 0;
  99                 matrix[8] = -lpos.x/d;
 100                 matrix[1] = -lpos.x*lpos.y/d;
 101                 matrix[5] = d;
 102                 matrix[9] = -lpos.z*lpos.y/d;
 103         }
 104         else
 105         {
 106                 float d = sqrt(lpos.x*lpos.x+lpos.y*lpos.y);
 107                 matrix[0] = -lpos.y/d;
 108                 matrix[4] = lpos.x/d;
 109                 matrix[8] = 0;
 110                 matrix[1] = -lpos.x*lpos.z/d;
 111                 matrix[5] = -lpos.y*lpos.z/d;
 112                 matrix[9] = d;
 113         }
 114
 115         matrix[2] = lpos.x;
 116         matrix[6] = lpos.y;
 117         matrix[10] = lpos.z;
 118
 119         matrix[12] = -(target.x*matrix[0]+target.y*matrix[4]+target.z*matrix[8]);
 120         matrix[13] = -(target.x*matrix[1]+target.y*matrix[5]+target.z*matrix[9]);
 121         matrix[14] = -(target.x*matrix[2]+target.y*matrix[6]+target.z*matrix[10]);
 122         matrix[3] = 0;
 123         matrix[7] = 0;
 124         matrix[11] = 0;
 125         matrix[15] = 1;
 126
 127         light_matrix = matrix;
 128
 129         MatrixStack::Push push_mv(MatrixStack::modelview());
 130         MatrixStack::Push push_proj(MatrixStack::projection());
 131
 132         MatrixStack::projection() = Matrix::ortho(-radius, radius, -radius, radius, -radius, radius);
 133         MatrixStack::modelview() = light_matrix;
 134
 135         Bind bind_fbo(fbo, true);
 136         Bind bind_depth(DepthTest::lequal());
 137         fbo.clear(DEPTH_BUFFER_BIT);
 138         renderable.render("shadow");
 139 }
 140
 141 void ShadowMap::finish_frame() const
 142 {
 143         renderable.finish_frame();
 144         rendered = false;
 145 }
 146
 147 void ShadowMap::render(Renderer &renderer, const Tag &tag) const
 148 {
 149         if(!enabled_passes.count(tag))
 150                 return renderer.render(renderable, tag);
 151
 152         const double *matrix = light_matrix.data();
 153
 154         // Has side effect of changing the current unit
 155         depth_buf.bind_to(unit);
 156         float diam = radius*2;
 157         TexGen tg_s, tg_t, tg_r;
 158         tg_s.set_plane(Vector4(matrix[0]/diam, matrix[4]/diam, matrix[8]/diam, matrix[12]/diam+0.5f));
 159         tg_t.set_plane(Vector4(matrix[1]/diam, matrix[5]/diam, matrix[9]/diam, matrix[13]/diam+0.5f));
 160         tg_r.set_plane(Vector4(-matrix[2]/diam, -matrix[6]/diam, -matrix[10]/diam, 0.5f-matrix[14]/diam-depth_bias/size));
 161         tg_s.bind_to(SCOORD);
 162         tg_t.bind_to(TCOORD);
 163         tg_r.bind_to(RCOORD);
 164         TexUnit::activate(0);
 165
 166         Renderer::Push _push_rend(renderer);
 167         renderer.add_shader_data(shdata);
 168         renderer.render(renderable, tag);
 169
 170         Texture::unbind_from(unit);
 171         TexGen::unbind_from(SCOORD);
 172         TexGen::unbind_from(TCOORD);
 173         TexGen::unbind_from(RCOORD);
 174         TexUnit::activate(0);
 175 }
 176
 177 } // namespace GL
 178 } // namespace Msp