如何在opengl中实现z-fail算法？

时间：2012-09-23 09:09:20

标签： opengl shadow stencil-buffer

我编码为NeHe导师Lesson27告诉我，但它是一个z-pass算法。当我在阴影中时，阴影消失。有人告诉我，我可以使用z-fail算法来解决这个问题。 所以我花了两天时间来研究z-fail算法。最后，我无法弄明白。我的程序永远不会像我想的那样运行。

列出wiki的z-fail算法：

深度失败 在2000年左右，几个人发现Heidmann的方法可以通过反转深度来适用于所有相机位置。而不是计算对象表面前面的阴影表面，它后面的表面可以很容易地计算，具有相同的最终结果。这解决了眼睛处于阴影中的问题，因为眼睛和物体之间的阴影体积不计算，但是引入了阴影体积的后端必须加盖的条件，或者阴影将最终丢失在体积指向的位置落后于无限。

  1. 禁用对深度和颜色缓冲区的写入。

  2. 使用正面剔除。

  3. 将模板操作设置为在深度失败时递增（仅计算对象后面的阴影）。

  4. 渲染阴影卷。

  5. 使用背面剔除。

  6. 将模板操作设置为在深度失败时递减。

  7. 渲染阴影卷。

    8. 我认为的主要问题是深度测试。在步骤3和6，模板操作基于深度失败。虽然它可以显示阴影，但它可能在它之前的对象上阴影（即：深度缓冲值小于它的对象）。所有阴影效果看起来一团糟。

    但是在z-pass算法中，模板操作是基于深度传递，这意味着它不仅可以显示阴影，而且仅在其后面的对象上阴影，符合眼睛系统。

    所以如何解决这个问题让我的深度失败算法显示出正确对象的阴影。

    这是我的z-fail算法代码（某处可能在哪里，请帮我看看，阴影效果很糟糕）

    VECTOR vec;        
void shadowvolume(SECTOR &sec,float *lp)
{
    unsigned int    p1, p2;
    VECTOR          v1, v2;
    int i, j, k, jj;
    for (i=0; i<sec.numplanes;i++)
    {
        if (sec.planes[i].visible)
        {
            for (j=0;j<3;j++)
            {
                k = sec.planes[i].neigh[j];
                if ((!k) || (!sec.planes[k-1].visible))//如果以第k个点开始的邻边没有相邻平面或者相邻平面不可见
                {
                    // here we have an edge, we must draw a polygon
                    p1 = sec.planes[i].p[j]-1;//邻边的起点
                    jj = (j+1)%3;           
                    p2 = sec.planes[i].p[jj]-1;//邻边的终点

                    //calculate the length of the vector
                    v1.x = (sec.points[p1].vec.x - lp[0])*100;
                    v1.y = (sec.points[p1].vec.y - lp[1])*100;
                    v1.z = (sec.points[p1].vec.z - lp[2])*100;

                    v2.x = (sec.points[p2].vec.x - lp[0])*100;
                    v2.y = (sec.points[p2].vec.y - lp[1])*100;
                    v2.z = (sec.points[p2].vec.z - lp[2])*100;

                    glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);//将光源连到邻边的起点并延长,将光源连到邻边的终点的并延长,最后延长出来的梯形,画了过后模板缓冲区的值加1
                    glVertex3f(sec.points[p1].vec.x,sec.points[p1].vec.y,sec.points[p1].vec.z);
                    glVertex3f(sec.points[p1].vec.x + v1.x,sec.points[p1].vec.y + v1.y,sec.points[p1].vec.z + v1.z);
                    glVertex3f(sec.points[p2].vec.x,sec.points[p2].vec.y,sec.points[p2].vec.z);
                    glVertex3f(sec.points[p2].vec.x + v2.x,sec.points[p2].vec.y + v2.y,sec.points[p2].vec.z + v2.z);
                    glEnd();
                }
            }
            // caps
            glBegin(GL_TRIANGLES);  
            for(k=0;k<3;k++)
                glVertex3fv((float*)&sec.points[sec.planes[i].p[k]-1].vec);
            glEnd();
            glBegin(GL_TRIANGLES);  

            for(k=2;k>=0;k--)
            {
                vec.x=sec.points[sec.planes[i].p[k]-1].vec.x+(sec.points[sec.planes[i].p[k]-1].vec.x-lp[0])*100;
                vec.y=sec.points[sec.planes[i].p[k]-1].vec.y+(sec.points[sec.planes[i].p[k]-1].vec.y-lp[1])*100;
                vec.z=sec.points[sec.planes[i].p[k]-1].vec.z+(sec.points[sec.planes[i].p[k]-1].vec.z-lp[2])*100;
                glVertex3fv((float*)&vec);
            }
            glEnd();

        }
    }



}
void  CastShadow(SECTOR &sec, float *lp)
{//lp是光源相对于物体的位置
    float           side;

    glEnable(GL_CULL_FACE); 
    int i;
    for (i=0;i<sec.numplanes;i++)
    {
        side =sec.planes[i].planeeq.a*lp[0]+sec.planes[i].planeeq.b*lp[1]+sec.planes[i].planeeq.c*lp[2]+sec.planes[i].planeeq.d*lp[3];
        if (side>0) 
            sec.planes[i].visible = TRUE;
        else
            sec.planes[i].visible = FALSE;
    }

    glDisable(GL_LIGHTING);
    glDepthMask(GL_FALSE);
    glDepthFunc(GL_LEQUAL);
    glEnable(GL_STENCIL_TEST);
    glColorMask(0, 0, 0, 0);
    glStencilFunc(GL_ALWAYS, 0, 0xffffffff);

    glCullFace(GL_FRONT);
    glStencilOp(GL_KEEP, GL_INCR, GL_KEEP);
    //glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_DECR);
    shadowvolume(sec,lp);

    glCullFace(GL_BACK);
    glStencilOp(GL_KEEP, GL_DECR, GL_KEEP);
    //glStencilOp(GL_KEEP,GL_KEEP,  GL_INCR);
    shadowvolume(sec,lp);



    glColorMask(1, 1, 1, 1);

    //draw a shadowing rectangle covering the entire screen
    glColor4f(0.0f, 0.0f, 0.0f,0.4f);
    glEnable(GL_BLEND);
    glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
    glStencilFunc(GL_NOTEQUAL, 0, 0xffffffff);
    //glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_KEEP);
    glStencilOp(GL_REPLACE, GL_REPLACE, GL_REPLACE);
    glPushMatrix();
    glLoadIdentity();
    glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
        glVertex3f(-0.1f, 0.1f,-0.0010f);
        glVertex3f(-0.1f,-0.1f,-0.0010f);
        glVertex3f( 0.1f, 0.1f,-0.0010f);
        glVertex3f( 0.1f,-0.1f,-0.0010f);
    glEnd();
    glPopMatrix();
    glDisable(GL_BLEND);

    glDepthFunc(GL_LEQUAL);
    glDepthMask(GL_TRUE);
    glEnable(GL_LIGHTING);
    glDisable(GL_STENCIL_TEST);
    glShadeModel(GL_SMOOTH);
    glDisable(GL_CULL_FACE);
}

    VECTOR类是这样的：

    class VECTOR
{
public:
    float x,y,z;
    bool operator==(VECTOR vec)
    {
        if(x==vec.x && y==vec.y && z==vec.z)
            return true;
        return false;
    }
};

    SECTOR课程和其他人是这样的：

    class PLANEEQ
{
public:
    float a,b,c,d;
};
class PLANE
{
public:
    unsigned int p[3];//点的序号
    VECTOR normal[3];
    unsigned int neigh[3];//平面3个相依平面的序号
    PLANEEQ planeeq;
    bool visible;
    PLANE()
    {
        neigh[0]=0;
        neigh[1]=0;
        neigh[2]=0;
        planeeq.a=0;
        planeeq.b=0;
        planeeq.c=0;
        planeeq.d=0;
        visible=false;
    }
};

class SECTOR
{
public:
    int numpoints;
    int numplanes;
    vector<VERTEX> points;
    vector<PLANE> planes;
    MATERIAL material;
    bool read();
    bool loadtexture();
    bool build();
    bool plane_calc();
    void SetConnectivity();
    SECTOR& SECTOR::subdivide(long depth);
    SECTOR(string str1,string str2):modelfilename(str1),texturefilename(str2)
    {
        numpoints=0;
        numplanes=0;

    }
    SECTOR()
    {
        numpoints=0;
        numplanes=0;

    }

private:
    FILE *modelfilein,*texturefilein;
    string modelfilename,texturefilename;
    char oneline[255];
    UINT texturename;
    AUX_RGBImageRec *TextureImage;
};
class POSITION
{
public:
    float x,y,z,w;
};

    我的main.cpp中的DrawGLScene函数是这样的：

    int DrawGLScene(GLvoid)                                 
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT |GL_STENCIL_BUFFER_BIT);  
    glLoadIdentity();
    DrawGLRoom();
    glLoadIdentity();
    GLfloat xtrans = -xpos;
    GLfloat ztrans = -zpos;
    GLfloat ytrans = -ypos-1.2f;
    GLfloat sceneroty = 360.0f - yrot;  

    glRotatef(lookupdown,1.0f,0,0);
    glRotatef(sceneroty,0,1.0f,0);
    glTranslatef(xtrans, ytrans, ztrans);
    brick_sec.build();
    floor_sec.build();
    //wall_sec.build();

    //CastShadow(wall_sec,(float *)&lightgroup.lights[0].pos);
    CastShadow(brick_sec,(float*)&lightgroup.lights[0].pos);
    CastShadow(floor_sec,(float*)&lightgroup.lights[0].pos);    


    lightgroup.build(); 
    glColor4f(0.7f, 0.4f, 0.0f, 1.0f);  
    glDisable(GL_LIGHTING);                             
    glDepthMask(GL_FALSE);                              
    glTranslatef(lightgroup.lights[0].pos.x, lightgroup.lights[0].pos.y, lightgroup.lights[0].pos.z);               
    gluSphere(q, 0.2f, 16, 8);  
    glEnable(GL_LIGHTING);  
    glDepthMask(GL_TRUE);
    if(space_time>0)
    {
        ypos=sin(space_time*3.1415926/180);
        space_time-=4;
    }
    else
    {
        sp=false;
    }
    //glFlush();
    return TRUE;                                        // Everything Went OK
}

    由于我的声望低于10，我无法捕捉到阴影效果，向你展示它看起来有多糟糕！请帮助我，我会请你注意你的时间!!! / / p> Naxzero给了我5点声望，现在我可以抓住屏幕来显示效果。我将在下面附上详细说明。

    z-pass算法效果： 当我没有效果时，没关系！（橙色的锅代表光线） enter image description here

    但是当我在wall_shadow中时，它不行！尽管brick_shadow仍在那里，但wall_shadow已经消失了。

    enter image description here

    所以我需要z-fail算法来解决这个问题。但是我的代码实现的最后一个效果是这样的： enter image description here 刻度表示阴影效果是正确的，十字表示阴影不应出现在对象上。

    另一个截图， enter image description here

1 个答案:

答案 0 :(得分：2)

哈哈，最后，我发现我的代码中存在问题。我很高兴，哈哈!!!!!!!!!

问题是gluPerspective（45.0f，（GLfloat）宽度/（GLfloat）高度，0.001f，100.0f）;

正如GuentherKrass在http://www.opengl.org/discussion_boards/showthread.php/146157-Z-Fail-Stencil-Shadow-Volumes

中所说的那样

如果你这样做，一定要使用带有无限远平面的透视投影矩阵，或者使用GL_DEPTH_CLAMP来避免后剪裁被远剪裁平面剔除。

所以我只需将上面的代码更改为

gluPerspective（45.0f，（GLfloat）宽度/（GLfloat）高度，0.001f，1000000.0f）;

好吧，它看起来很完美!!!!!!!!!!!!!!!!! 111 haha​​hahaaa

两天，熬夜，方便面......这该死的，真值得!!

好的，我会把最后的效果图片拿出来。如果有人想要我的代码只是给我发电子邮件（nomorefancy@gmail.com）

enter image description here enter image description here enter image description here enter image description here

注意： 砖影与墙影无关。

相关问题
最新问题