opengl - 如何在opengl中实现z-fail算法？

Question

我按照NeHe导师Lesson27告诉我的那样编码，但它是一个z-pass算法。当我在阴影中时，阴影就消失了。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研究z-fail算法。最后我想不通。我的程序从来没有按照我的想法运行。

wiki 列出的 z-fail 算法:

深度失败2000 年左右，一些人发现通过反转深度，可以使海德曼的方法适用于所有相机位置。与计算对象表面前面的阴影表面不同，可以同样轻松地计算对象表面后面的阴影表面，并获得相同的最终结果。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被计算在内，但引入了阴影体积的后端必须被盖住的条件，否则阴影最终会在体积点处丢失向后无穷远。

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. 渲染阴影体积。

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. 渲染阴影体积。

我认为主要问题是深度测试。在步骤3和6中，模板操作是基于深度失败的。虽然它可以显示阴影，但它可能会阴影在它之前的对象上(即:深度缓冲区值小于它的对象)。所以所有阴影效果看起来很困惑。

但是在z-pass算法中，模板操作是基于深度pass的，这意味着它不仅可以显示阴影，而且只能在其后面的物体上转换阴影，这符合眼睛系统。

那么如何解决这个问题，使我的深度失败算法在正确的对象上显示阴影。

这是我的z-fail算法代码(可能在某个地方，请帮我找出来，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 类和其他类是这样的:

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
}

由于我的声誉低于 10，我无法捕捉阴影效果来向您展示它看起来有多糟糕!请帮助我，感谢您的关注和时间!!!

感谢 Najzero 给了我 5 声望，现在我可以截屏来展示效果了。下面我会附上详细的描述。

z-pass算法效果:当我不在效果中时，没关系!(橙色 jar 代表光)

但是当我在 wall_shadow 中时，就不行了!wall_shadow 消失了，尽管 brick_shadow 还在那里。

所以我需要z-fail算法来解决这个问题。但是我的代码最后实现的效果是这样的: 打勾代表阴影效果正确，十字代表阴影不应该出现在物体上。

另一张截图，

Answer 1

哈哈，终于在我的代码中找到了问题，我太高兴了，哈哈!!!!!!!!!

问题是 gluPerspective(45.0f,(GLfloat)width/(GLfloat)height,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

如果您这样做，请务必使用具有无限远平面的透视投影矩阵或使用 GL_DEPTH_CLAMP 以避免后盖被远剪裁平面剔除。

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，看起来很完美!!!!!!!!!!!!!!!!!!111 哈哈哈哈

两天，熬夜，方便面..太他妈值了!!

好的，我会把最后的效果图放出来。如果有人想要我的代码，请发电子邮件给我(nomorefancy@gmail.com)

注意:砖 block 阴影独立于墙壁阴影。