1

Похоже, я зашел в тупик. Понемногу разбираюсь с программированием графики, решил попробовать реализовать тени альтернативным shadow-mapping'у способом, а именно при помощи техники shadow volumes (еще ее называют stencil shadows). Сейчас я опишу как я понял алгоритм, вероятно в моем понимании есть ошибка, из-за которой я не могу понять то самое, из-за чего я это пишу:

  • Для каждого источника света, у объекта определяются силуэтные ребра. Это такие ребра, которые находятся на стыке двух полигонов (один направлен к источнику света, другой нет)
  • Эти ребра вытягиваются от источника света вдаль (желательно в бесконечность). Само вытягивание можно произвести прибавлением к точкам ребер вектора идущего от источника к каждой точке помноженного на какое-то значение.
  • После добавления вытянутых вершин ребер, для каждого ребра по этим вершинам строится грань, и в итоге все это образует некий конусообразный объем (так же для корректной работы следует еще добавить "крышки" в конце и в начале этого объема)
  • Затем происходит отрисовка этих конусов (то есть объемов) в буфер глубины и трафарета. Причем в начале рисуются пиксели лицевых полигонов, прошедших z-тест (в этот момент в stencil буфере значения увеличивается на единицу) а затем рисуются пиксели не лицевых полигонов, опять же прошедших z-тест (и на этот раз значения в stencil буфере уменьшаются). В итоге в stencil буфере остается область где значения stencil буфера остались единицами, там то и будет тень
  • Когда происходит отрисовка, то выполняется так же и тест трафарета, и отрисовка происходит только в тех месах где stencil-буфер равен нулю (то есть рисуется сцена, но области тени игнорируются)
  • Затем, чтобы области с тенями не были полностью черными можно отдельным проходом отрендерить фоновый цвет, наложив его на результат предыдущего прохода (используя blending)

Вопросы:

Если мое описание алгоритма верно, то как при всем этом добиться эффекта наложения теней разных источников друг на друга? Например, если источников света будет несколько, и тень от одного будет перекрывать тень от другого, то в этом месте тень должна становиться еще темнее, но если следовать описанному выше алгоритму - так происходить не будет (поскольку область в stencil буфере в результате будет одна) На различных видео с демонстрацией работы этого алгоритма, я натыкался на ПРАВИЛЬНЫЙ эффект (например здесь - https://www.youtube.com/watch?v=GqyXT6nsxCQ), то есть тени от разных источников накладываются и темнеют, но как?

Так же есть вопрос с засветлением затененных областей другими источниками света. То есть тень должна закрывать свет только того источника, который ее породил, но этот алгоритм такого будто бы не подразумевает. В то же время, опять же, есть видео где подобное поведение реализовано - https://www.youtube.com/watch?v=69xKosYal-Y

На практике я остановился на построении теневого объема, но перед тем как я продолжу, мне бы просто хотелось понять в теории - как, следуя этому этому алгоритму, можно добиться такого результата как на видео? Что именно я упускаю в понимании этого подхода? Буду рад подробному пояснению.

1
  • В таких проектах нужно поддерживать связь со специалистом области. В данном случаи вам нужен художник 19 янв 2019 в 7:04

1 ответ 1

1

Как было правильно замечено, в предложенном варианте добиться корректной отрисовки освещения от нескольких источников не получится. В stencil буфере будет содержаться маска, определяющая, находится ли данный пиксель в тени или нет. Соответственно для расчёта освещенности от нескольких источников придется собирать данные о вкладе каждого из этих источников.

Это можно сделать, производя отрисовку в несколько проходов. Например, на каждом проходе производить действия по построению и отрисовке shadow volumes для одного источника освещения, но в конце рисовать геометрию не в экранный буфер, а аддитивно в карту освещенности. Тогда на выходе получится карта освещенности, где значение 0 соответствует ambient освещенности (т.е. пиксель не освещается ни одним источником света), а все значения выше нуля показывают, насколько хорошо этот пиксель освещается от источников света. С использованием этой карты освещенности в конце рисуется вся сцена.

Тут можно заметить, что добавление новых источников освещения требует увеличения количества проходов, и что при построении карты освещенности на каждом проходе можно учитывать расстояние до соответствующего источника света для получения более реалистичного результата. Также вместо карты освещенности можно аддитивно рисовать сразу в экранный буфер.

7
  • Насчет "аддитивной в карты освещенности", правильно ли я понял, что нужно будет рендерить в эту карту всю геометрию столько раз, сколько есть источников света, и при этом результат нового рендера должен накладываться на результат предыдущих? Но даже если так.. допустим на этой карте где-то были нули (дырка), а после рендера для другого источника эту дырку закрыло.. и что это дает? В этом месте ведь должно быть некое затемнение а не просто закрытие дырки?
    – Alex Nem
    19 янв 2019 в 13:23
  • 1
    @AlexNem Допустим есть два источника света - один с интенсивностью 0.1, а другой с 0.2. После первого прохода места, освещенные первым источником будут иметь значение 0.1, не освещенные - 0.0. После второго прохода места, освещенные только первым источником, будут по-прежнему иметь значение 0.1, освещенные только вторым источником - 0.2, освещенные обоими - 0.3, не освещенные - 0.0. В конце рисуем каждый пиксель с рассчитанной освещенностью, добавляя к ней некоторое константное значение для ambient освещенности (допустим 0.04) 19 янв 2019 в 13:46
  • А, то есть получается что шейдеру, для отрисовки геометрии (если допустим, рисуем аддитивно прямо в буфер), нужно в каждом проходе передавать только какой-то один источник, а само сложение освещенности источников будет происходить уже не в шейдере, а при наложении результатов рендеринга с проходов?
    – Alex Nem
    19 янв 2019 в 14:06
  • 1
    @AlexNem именно так 19 янв 2019 в 14:12
  • 1
    @AlexNem Наверное не особо оптимален + налагает ограничение на количество источников освещения. Однако подобный подход использовался например в DOOM3. Всякие deferred * техники по сути позволяют получить прирост производительности за счет кэширования результатов промежуточных вычислений. Вот если рисовать сразу в экранный буфер, то геометрию с текстурами можно отрисовать один раз. 19 янв 2019 в 15:32

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.