Интерактивная Компьютерная Графика

Расчет теней
Вершинный (vertex shadows):
(+): простота, скорость
(–): интерполяция тени по примитиву
Проекционный (projected shadow):
(+): простота, возможность смягчения теней
(–): висячие тени, наложение («двойное смешение» - reblending)
Текстурный
Теневые объемы (shadow volumes, стенсил-тени)
(+): корректность
(–): затратность, неинвариантность, резкость
Карты теней (shadow maps, shadow buffers)
(+): скорость
(–): ступенчатость
Карты освещения (light maps)
(+): скорость на этапе рендеринга
(–): статичность

Расчет теней
(shadow maps, shadow buffers)
Генерируется сцена с позиции источника света
Результат записывается в текстуру (карту теней)
Генерируется сцена с позиции камеры
«Исправленные» текстуры с тенями накладываются на объект
Достоинства:
(+) регулируемая точность
(+) аппаратная поддержка
Недостатки:
(–): размер текстуры ограничен
(–): ступенчатость

Расчет теней
(shadow volumes)
«Теневой объем» (Shadow Volume) – это особый невидимый объект,
представляющий собой объемную тень, отбрасываемую объектом.
Т.е. все, что попадает в тень от исходного объекта,
находится внутри его «теневого объема»
Фактически, «теневой объем» – это сам объект,
вытянутый по направлению от источника

Расчет теней
(shadow volumes)
Строим теневой объем в виде усеченной пирамиды
(с позиции источника света)
Рисуем все объекты без теней со включенным Z-буфером
Рисуем в S-буфер «теневой объем» так,
чтобы ненулевое значение получают затеняемые пиксели
Рисуем сцену со включенным S-буфером
Достоинства:
(+) корректность
Недостатки:
(–) затратность
(–) неинвариантность относительно положения наблюдателя
(–) резкость теней

Расчет теней (пример)
(shadow volumes)

Проекционный расчет теней
(projected shadow)

Проекционный расчет теней
A
B
h1
h2
L
X
Z
Y
Цель: спроецировать точку A
на плоскость XZ
по вектору, выпущенному из точки L
h1 – расстояние от A до XZ
h1+h2 – расстояние от L до XZ
Вектор от L до A :
Вектор от L до XZ :

Проекционный расчет теней
A
B
L
X
Z
Y
Цель: спроецировать точку A
на произвольную плоскость P
(проходящую через начало координат)
по вектору, выпущенному из точки L
Вектор нормали к плоскости P :
Вектор от L до P :
P

Проекционный расчет теней
A
B
L
X
Z
Y
Цель: спроецировать точку A
на произвольную плоскость P
по вектору, выпущенному из точки L
– вектор нормали к плоскости P в точке С
P
С

Объект
Карты освещения
(light maps)
1
2
Затеняющий
объект
(+): скорость на этапе рендеринга
(–): память, статичность
Определяется ограничивающий прямоугольник-текстура (карта освещения)
В каждом текселе (как точке объекта) определяются все видимые источники
Цвет текселя определяется по модели освещения
Полученная текстура накладывается на объект в режиме смешивания