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[GLSL] Projection Shadow

2011 年 08 月 28 日

在做Shadow Map之前，覺得Projection Shadow很有趣，而且容易理解不難實作，重點就在Projection Matrix．

程式逐步畫出平面（藍色）、影子（橙色）、模型（彩虹）。平面和模型使用Phong Shading Shader，影子使用Projection Shadow Shader。可控制光源座標（六個方向）、模型會Z方向來回。

光源座標：(10.0,10.0,10.0)

地板特性：

glColor3f(0.0,0.0,1.0);
glNormal3f(0.0,1.0,0.0);
glVertex3f(-4,-1,-4);
glVertex3f(4,-1,-4);
glVertex3f(4,-1,4);
glVertex3f(-4,-1,4);

牛模型特性：vertex的座標[0,1]，vertex的顏色是以座標指定為顏色，所以是彩虹。

projection shadow

程式執行最初的影像．

projection shadow

使用滑鼠調整場景角度，可見牛是騰空於地板之上，橙色影子和藍色地板的反光緊貼於地板．

projection shadow

移動光源＋ｘ方向，也就是牛的右方，而影子往左方伸長．

projection shadow

移動光源＋ｙ方向，也就是牛的上方，而影子往下方縮短．

projection shadow

移動光源－ｙ方向，也就是牛的下方，而影子往上方伸長．這裡暴露Projection Shadow的缺陷，它沒辦法根據平面大小來產生對應的影子，也就是說影子和平面是不相干的。

projection shadow

移動光源＋ｚ方向，也就是牛的前方，而影子往後方縮短．

vertex shader程式碼：

uniform float uuu,lll,fff;

mat4 shadowMat;
vec4 groundplane;

//translate vertex [-1,1] to [0,1]
const mat4 bias = mat4(
			0.5, 0.0, 0.0, 0.0,
			0.0, 0.5, 0.0, 0.0,
			0.0, 0.0, 0.5, 0.0,
			0.5, 0.5, 0.5, 1.0);

void shadowMatrix( vec4 lightpos )
{
	groundplane=vec4(0.0,1.0,0.0,0.0);

    float _dot;
    // Find dot product between light position vector and ground plane normal.
    _dot = dot(lightpos,groundplane);

    //_dot = groundplane[0] * lightpos[0] +  groundplane[1] * lightpos[1] + groundplane[2] * lightpos[2] +  groundplane[3] * lightpos[3];

    shadowMat[0][0] = _dot - lightpos[0] * groundplane[0];
    shadowMat[1][0] = 0.0 - lightpos[0] * groundplane[1];
    shadowMat[2][0] = 0.0 - lightpos[0] * groundplane[2];
    shadowMat[3][0] = 0.0 - lightpos[0] * groundplane[3];
    shadowMat[0][1] = 0.0 - lightpos[1] * groundplane[0];
    shadowMat[1][1] = _dot - lightpos[1] * groundplane[1];
    shadowMat[2][1] = 0.0 - lightpos[1] * groundplane[2];
    shadowMat[3][1] = 0.0 - lightpos[1] * groundplane[3];
    shadowMat[0][2] = 0.0 - lightpos[2] * groundplane[0];
    shadowMat[1][2] = 0.0 - lightpos[2] * groundplane[1];
    shadowMat[2][2] = _dot - lightpos[2] * groundplane[2];
    shadowMat[3][2] = 0.0 - lightpos[2] * groundplane[3];
    shadowMat[0][3] = 0.0 - lightpos[3] * groundplane[0];
    shadowMat[1][3] = 0.0 - lightpos[3] * groundplane[1];
    shadowMat[2][3] = 0.0 - lightpos[3] * groundplane[2];
    shadowMat[3][3] = _dot - lightpos[3] * groundplane[3];
}

void main(void)
{
	vec4 vertexPos = gl_ModelViewMatrix * bias * gl_Vertex;
	vec4 lightDir;
	lightDir = vec4(vec4(10.0,10.0,10.0,1.0) - vertexPos);
	lightDir.x += lll;
	lightDir.y += uuu;
	lightDir.z += fff;

	shadowMatrix(lightDir);

	gl_FrontColor = gl_Color;
	//gl_Position = ftransform();
	//gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix*shadowMat*bias*gl_Vertex;
	gl_Position = gl_ProjectionMatrix*gl_ModelViewMatrix*shadowMat*bias*gl_Vertex;
}

fragment shader程式碼：

void main(void)
{
	//shadow color
	gl_FragColor=vec4(1,0.5,0,0);
}

參考：即時 3D 繪圖的陰影效果 [Part 1]、即時 3D 繪圖的陰影效果 [Part 2]。

分類：

GLSL, 教學

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