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本文介绍了如何使用OpenGL实现硬阴影效果#xff0c;并在最后给出了全部的代码。本文基于[OpenGL]渲染Shadow Map#xff0c;实现硬阴影的流程如下#xff1a;
首先#xff0c;以光源为视角#xff0c;渲染场景的深度图#xff0c;将light space中的深度图存储…一、简介
本文介绍了如何使用OpenGL实现硬阴影效果并在最后给出了全部的代码。本文基于[OpenGL]渲染Shadow Map实现硬阴影的流程如下
首先以光源为视角渲染场景的深度图将light space中的深度图存储到深度缓冲depthTextur中。然后以相机为视角渲染场景。在fragment shader中根据各个片段在light space中的实际深度的与depthTexture中对应坐标中的深度值作对比假如实际深度大于depthTexture中深度值说明在light space中该片段对应的三角面片点会被场景中的其他三角面片遮挡因此在阴影中。否则说明不在阴影中。
按照本文代码实现完成后理论上可以得到如下结果
二、使用OpenGL实现硬阴影
0. 环境需要
Linux或者 windos下使用wsl2。安装GLFW和GLAD。请参考[OpenGL] wsl2上安装使用cmakeOpenGL教程。安装glm。glm是个可以只使用头文件的库因此可以直接下载release的压缩文件然后解压到include目录下。例如假设下载的release版本的压缩文件为glm-1.0.1-light.zip。将glm-1.0.1-light.zip复制include目录下然后执行以下命令即可解压glm源代码unzip glm-1.0.1-light.zip需要下载 stb_image.h 作为加载.png图像的库。将 stb_image.h 下载后放入include/目录下。
1. 项目目录 其中
Mesh.hpp 包含了自定义的 Vertex, Texture, 和 Mesh 类用于加载 obj 模型、加载图片生成纹理。Shader.hpp 用于创建 shader 程序。shadowMap.vert 和shadowMap.frag是用于 渲染shadow map 的 顶点着色器 和 片段着色器 代码该shader以light为视角渲染得到light space下的深度图并将其存储到depthTexture中。BlinnPhong.vert 和BlinnPhong.frag是用于 渲染场景根据depthTexture实现阴影效果的 顶点着色器 和 片段着色器 代码。
下面介绍各部分的代码
2. CMakeLists.txt代码
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)project(OpenGL_Shadow_Mapping)include_directories(include)find_package(glfw3 REQUIRED)
file(GLOB project_file main.cpp glad.c)
add_executable(${PROJECT_NAME} ${project_file})
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} glfw)
3. Mesh.hpp 代码
Mesh.hpp 代码与[OpenGL]渲染Shadow Map中的Mesh.hpp基本相同。主要区别是本文的Mesh在加载模型时手动在模型下方添加了一个 pedestal用于显示模型产生的阴影。 另外本文中的Draw(Shader, GLuint depthTexture)函数是使用两个纹理对象一个是默认的模型纹理另一个是传入的参数depthTexture将其作为shadow map。
Mesh.hpp的主要代码如下
extern unsigned int SCR_WIDTH;
extern unsigned int SCR_HEIGHT;
class Mesh
{public:// mesh DatavectorVertex vertices; // vertex 数据一个顶点包括 position, normal 和 texture coord 三个信息vectorunsigned int indices; // index 数据用于拷贝到 EBO 中Texture texture;unsigned int VAO;Mesh(vectorVertex vertices_, vectorunsigned int indices_, Texture texture_): vertices(vertices_), indices(indices_), texture(texture_){setupMesh();}Mesh(string obj_path, string texture_path ){// load objifstream obj_file(obj_path, std::ios::in);if (obj_file.is_open() false){std::cerr Failed to load obj: obj_path \n;return;}int position_id 0;int normal_id 0;int texture_coord_id 0;string line;while (getline(obj_file, line)){std::istringstream iss(line);std::string prefix;iss prefix;if (prefix v) // vertex{if (vertices.size() position_id){vertices.push_back(Vertex());}iss vertices[position_id].Position.x;iss vertices[position_id].Position.y;iss vertices[position_id].Position.z;position_id;}else if (prefix vn) // normal{if (vertices.size() normal_id){vertices.push_back(Vertex());}iss vertices[normal_id].Normal.x;iss vertices[normal_id].Normal.y;iss vertices[normal_id].Normal.z;normal_id;}else if (prefix vt) // texture coordinate{if (vertices.size() texture_coord_id){vertices.push_back(Vertex());}iss vertices[texture_coord_id].TexCoords.x;iss vertices[texture_coord_id].TexCoords.y;texture_coord_id;}else if (prefix f) // face{for (int i 0; i 3; i){std::string vertexData;iss vertexData;unsigned int ver, tex, nor;sscanf(vertexData.c_str(), %d/%d/%d, ver, tex, nor);indices.push_back(ver - 1);}}}obj_file.close();// 在模型下面加上一个 pedestalint temp_index vertices.size();vertices.push_back({{-2, -0.8, -2}, {0, 1, 0}, {-1, -1}});vertices.push_back({{-2, -0.8, 2}, {0, 1, 0}, {-1, -1}});vertices.push_back({{2, -0.8, 2}, {0, 1, 0}, {-1, -1}});vertices.push_back({{2, -0.8, -2}, {0, 1, 0}, {-1, -1}});indices.push_back(temp_index 0);indices.push_back(temp_index 1);indices.push_back(temp_index 2);indices.push_back(temp_index 0);indices.push_back(temp_index 2);indices.push_back(temp_index 3);// load textureGLuint textureID;glGenTextures(1, textureID); // 生成纹理 IDglBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID); // 绑定纹理说明接下来对纹理的操作都应用于对象 textureID 上// 设置纹理参数// 设置纹理在 S 方向水平方向的包裹方式为 GL_REPEATglTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);// 设置纹理在 T 方向垂直方向的包裹方式为 GL_REPEATglTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);// 设置纹理的缩小过滤方式当纹理变小时使用 GL_LINEAR 线性过滤方式glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);// 设置纹理的放大过滤方式当纹理变大时使用 GL_LINEAR 线性过滤方式glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);// 加载纹理图像int width, height, nrChannels;stbi_set_flip_vertically_on_load(true);unsigned char *data stbi_load(texture_path.c_str(), width, height, nrChannels, 0);if (data){GLenum format;if (nrChannels 1)format GL_RED;else if (nrChannels 3)format GL_RGB;else if (nrChannels 4)format GL_RGBA;// 生成纹理glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, format, width, height, 0, format, GL_UNSIGNED_BYTE, data);glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D); // 生成 Mipmaps}else{std::cerr Failed to load texture: texture_path \n;}stbi_image_free(data); // 释放图像内存glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0); // 解绑纹理texture.Id textureID;texture.path texture_path;setupMesh();}// render the meshvoid Draw(Shader shader){// draw mesh...}void DrawWithShadowMap(Shader shader, GLuint shadowMap){// draw meshglActiveTexture(GL_TEXTURE0); // 激活 纹理单元0glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture.Id); // 绑定纹理将纹理texture.id 绑定到 纹理单元0 上glUniform1i(glGetUniformLocation(shader.ID, texture1), 0); // 将 blinnPhongShader 中的 texture1 绑定到 纹理单元0glActiveTexture(GL_TEXTURE1); // 激活 纹理单元1glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, shadowMap); // 绑定纹理将深度纹理 shadowMap 绑定到 纹理单元1 上glUniform1i(glGetUniformLocation(shader.ID, shadowMap), 1); // 将 blinnPhongShader 中的 shadowMap 绑定到 纹理单元1glBindVertexArray(VAO);glDrawElements(GL_TRIANGLES, static_castunsigned int(indices.size()), GL_UNSIGNED_INT, 0);glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);glBindVertexArray(0);}// 用于打印 depthTexture 数据void printDepthTexture(GLuint textureId){glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureId); // 绑定纹理将纹理texture.id 绑定到 纹理单元0 上int width;int height;GLint format;glGetTexLevelParameteriv(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_TEXTURE_WIDTH, width);glGetTexLevelParameteriv(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_TEXTURE_HEIGHT, height);glGetTexLevelParameteriv(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_TEXTURE_INTERNAL_FORMAT, format);std::cout Texture information :\n;std::cout width: width , height: height , format: format \n;// return ;// 创建一个缓冲区来存储纹理数据std::vectorGLfloat textureData(width * height, 0);// 读取纹理数据glGetTexImage(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, textureData.data());std::cout *max_element(textureData.begin(), textureData.end()) \n;std::cout *min_element(textureData.begin(), textureData.end()) \n;glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);}void DrawToTexture(Shader shader, GLuint depthTexture){// 1. 设置 帧缓存// 2. 设置 纹理 (renderedTexture由于存储渲染结果)// 3. 设置 深度缓存// 4. 开始渲染// 1. 设置 帧缓存// framebufferGLuint FramebufferName 0;glGenFramebuffers(1, FramebufferName);glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, FramebufferName);// 2. 设置 纹理 (depthTexture由于存储渲染结果)// texture// GLuint depthTexture;if (glIsTexture(depthTexture) false){glGenTextures(1, depthTexture);}// Bind the newly created texture : all future texture functions will modify this texture// 将 depthTexture 绑定到 GL_TEXTURE_2D 上接下来所有对 TEXTURE_2D 的操作都会应用于 depthTexture 上glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, depthTexture);// Give an empty image to OpenGL ( the last 0 )// glTexImage2d() 用于创建并初始化二维纹理数据的函数, 参数含义如下:// 1. 目标纹理类型, GL_TEXTURE_2D 为 2D 类型纹理// 2. 详细级别(mipmap级别)基础图像级别通常设置为0// 3. internal format: 存储格式GL_DEPTH_COMPONENT16 表示为 16位的深度缓存// 4,5. 纹理宽高设为800, 600(与窗口同宽、高)// 6. 边框宽度设为0// 7. 传入数据的纹理格式此处选择 GL_DEPTH_COMPONENT (由于我们使用 null// 指针处地数据初始化纹理不管此处选择什么对结果都无影响)// 8. format 数据类型每个颜色通道内的数据类型设为 GL_FLOAT数值范围在 [0.0,1.0]// 9. 指向纹理图像数据(初始数据)的指针设为0(null)使用空置初始化纹理glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_DEPTH_COMPONENT16, 800, 600, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, nullptr);// Poor filtering// 设置 GL_TEXTURE_2D 纹理的过滤方式glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);// 设置 GL_TEXTURE_2D 纹理的边缘处理方式glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);// 3. 设置 深度缓存// The depth buffer// 为上面的 framebuffer 申请一个 depth buffer (用于正确绘制)// 手动申请的 framebuffer 不会自动带有 depth buffer or template buffer or color buffer必须手动设置// 此处收到设置一个 depth buffer// 由于正确地渲染结果(主要根据渲染场景的深度信息确定哪些部分需要渲染哪些部分可以丢弃跟正常渲染流程一样)GLuint depthrenderbuffer;glGenRenderbuffers(1, depthrenderbuffer);// 绑定渲染缓冲对象指定后续的 操作(设置) 目标为 depthrederbufferglBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, depthrenderbuffer);// 指定渲染缓冲的内部格式为深度格式意味着这个缓冲区将用于存储深度信息glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH_COMPONENT, 800, 600);// 将渲染缓冲对象附加到当前绑定的帧缓冲对象glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, depthrenderbuffer);// Set renderedTexture as our colour attachement #0// 设置 renderedTexture 附加到 帧缓冲对象上, 并设置 深度缓冲槽位 为 GL_DEPTH_ATTACHMENTglFramebufferTexture(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, depthTexture, 0);// Set the list of draw buffers.// 设置不渲染任何 color , 因为我们关心的只是 depthglDrawBuffer(GL_NONE);// Always check that our framebuffer is okif (glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER) ! GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE){std::cout Error;return;}// Render to our framebuffer// 绑定 FramebufferName接下来的渲染将写入到 FramebufferName 帧缓存中glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, FramebufferName);// 申请生成 depth buffer 后尽量(必须)手动 clear 一下glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);// 4. 开始渲染// 开始渲染将渲染结果存储到 renderedTexture// draw meshglBindVertexArray(VAO);glDrawElements(GL_TRIANGLES, static_castunsigned int(indices.size()), GL_UNSIGNED_INT, 0);glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);glBindVertexArray(0);// 解绑 FramebufferName接下来的渲染将写入默认的帧缓冲(屏幕) 中glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);/****************/// printDepthTexture(depthTexture);}...
};4. shadowMap shader 代码
由于我们只需要使用场景渲染shader得到场景的深度缓冲因此只需要在 shadow map vertex shader 中处理顶点的坐标即可无需使用纹理、光照模型等与深度信息无关的数据。 shadow map shader的顶点着色器代码如下 shadowMap.vert:
#version 330 core
layout(location 0) in vec3 aPos;
layout(location 1) in vec3 aNor;
layout(location 2) in vec2 aTexCoord;uniform mat4 lightMVP;void main() {// 裁剪空间坐标系 (clip space) 中 点的位置gl_Position lightMVP * vec4(aPos, 1.0f);
}片段着色器无需处理颜色、纹理、光照等信息因此shadow map shader的片段着色器可以空着如下 shadowMap.frag:
#version 330 core
void main() {// do nothing
}5. Blinn-Phong shader 代码
渲染场景的 Blinn-Phong shader使用Blinn-Phong模型渲染场景并且根据输入的 shadowMap 处理产生阴影效果。 Blinn-Phong shader的顶点着色器和片段着色器代码 Blinn-Phong.vert:
#version 330 core
layout(location 0) in vec3 aPos;
layout(location 1) in vec3 aNor;
layout(location 2) in vec2 aTexCoord;
uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;
uniform mat4 lightMVP;out vec3 vertexPos;
out vec3 vertexNor;
out vec2 textureCoord;out vec4 vertexPosLightSpace;void main() {textureCoord aTexCoord;// 裁剪空间坐标系 (clip space) 中 点的位置gl_Position projection * view * model * vec4(aPos, 1.0f);// 世界坐标系 (world space) 中 点的位置vertexPos (model * vec4(aPos, 1.0f)).xyz;// 世界坐标系 (world space) 中 点的法向vertexNor mat3(transpose(inverse(model))) * aNor;vertexPosLightSpace lightMVP * vec4(aPos, 1.0f);
}Blinn-Phong.frag:
#version 330 core
out vec4 FragColor;in vec3 vertexPos;
in vec3 vertexNor;
in vec2 textureCoord;
in vec4 vertexPosLightSpace;
// vertexPosLightSpaceuniform vec3 cameraPos;
uniform vec3 lightPos;
uniform vec3 k;uniform sampler2D texture1;uniform sampler2D shadowMap;
// 计算阴影系数 shadow
// 如果该片段在阴影中 返回 1.0
// 如果该片段不在阴影中 返回 0.0
float ShadowCalculation(vec4 fragPosLightSpace, vec3 normalDir, vec3 lightDir) {// 执行透视除法vec3 projCoords fragPosLightSpace.xyz / fragPosLightSpace.w;if (projCoords.z 1.0) {// 所有在 视锥远平面 之外的都视作不被遮挡return 0.0;}// 变换到[0,1]的范围projCoords projCoords * 0.5 0.5;// 取得最近点的深度float closestDepth texture(shadowMap, projCoords.xy).r;// 取得当前片段在光源视角下的实际深度float currentDepth projCoords.z;// 检查当前片段是否在阴影中float bias max(0.05 * (1.0 - dot(normalDir, lightDir)), 0.005); // 使用 bais 处理阴影失真的问题float shadow currentDepth - bias closestDepth ? 1.0 : 0.0;return shadow;
}void main() {vec3 lightColor vec3(1.0f, 1.0f, 1.0f);// Ambient// Ia ka * Lafloat ambientStrenth k[0];vec3 ambient ambientStrenth * lightColor;// Diffuse// Id kd * max(0, normal dot light) * Ldfloat diffuseStrenth k[1];vec3 normalDir normalize(vertexNor);vec3 lightDir normalize(lightPos - vertexPos);vec3 diffuse diffuseStrenth * max(dot(normalDir, lightDir), 0.0) * lightColor;// Specular (Phong)// Is ks * (view dot reflect)^s * Ls// float specularStrenth k[2];// vec3 viewDir normalize(cameraPos - vertexPos);// vec3 reflectDir reflect(-lightDir, normalDir);// vec3 specular specularStrenth *// pow(max(dot(viewDir, reflectDir), 0.0f), 2) * lightColor;// Specular (Blinn-Phong)// Is ks * (normal dot halfway)^s Lsfloat specularStrenth k[2];vec3 viewDir normalize(cameraPos - vertexPos);vec3 halfwayDir normalize(lightDir viewDir);vec3 specular specularStrenth *pow(max(dot(normalDir, halfwayDir), 0.0f), 2) * lightColor;// Obejct colorvec3 objectColor vec3(0.8, 0.8, 0.8);if (textureCoord.x 0 textureCoord.y 0) {objectColor texture(texture1, textureCoord).xyz;}// shadowfloat shadow ShadowCalculation(vertexPosLightSpace, normalDir, lightDir);// Color Ambient Diffuse Specular --// Color Ambient (1-shadow) * (Diffuse Specular), 阴影只会影响 diffuse 和 specular 项// I Ia Id Is -- I Ia (1-shodaw)*(Id Is)FragColor vec4((ambient (1.0 - shadow) * (diffuse specular)) * objectColor, 1.0f);
}6. main.cpp 代码
6.1). 代码整体流程
初始化glfwglad窗口编译 shader 程序加载obj模型、纹理图片设置光源和相机位置Blinn-phong模型参数开始渲染 5.1 使用 shadowShader, 渲染场景将场景的深度缓冲存储到 depthTexture 中 5.2 使用 blinnPhongShader, 渲染场景并且使用 depthTexture 实现阴影效果释放资源
6.2). main.cpp代码
#include glad/glad.h
#include GLFW/glfw3.h
#include Shader.hpp
#include Mesh.hpp#include glm/ext.hpp
#include glm/mat4x4.hpp#include random
#include iostream
// 用于处理窗口大小改变的回调函数
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow *window, int width, int height);
// 用于处理用户输入的函数
void processInput(GLFWwindow *window);// 指定窗口默认width和height像素大小
unsigned int SCR_WIDTH 800;
unsigned int SCR_HEIGHT 600;/************************************/int main()
{/****** 1.初始化glfw, glad, 窗口 *******/// glfw 初始化 配置 glfw 参数glfwInit();glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);// 在创建窗口之前glfwWindowHint(GLFW_SAMPLES, 4); // 设置多重采样级别为4// glfw 生成窗口GLFWwindow *window glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, LearnOpenGL, NULL, NULL);if (window NULL){// 检查是否成功生成窗口如果没有成功打印出错信息并且退出std::cout Failed to create GLFW window std::endl;glfwTerminate();return -1;}// 设置窗口window的上下文glfwMakeContextCurrent(window);// 配置window变化时的回调函数glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);// 使用 glad 加载 OpenGL 中的各种函数if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)){std::cout Failed to initialize GLAD std::endl;return -1;}// 启用 深度测试glEnable(GL_DEPTH_TEST);// 启用 多重采样抗锯齿glEnable(GL_MULTISAMPLE);// glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE); // 使用线框模式绘制时只绘制 三角形 的轮廓glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL); // 使用填充模式绘制时对 三角形 内部进行填充/************************************//****** 2.编译 shader 程序 ******/// 渲染shadow map 的 shaderShader shadowMapShader(../resources/shadowMap.vert, ../resources/shadowMap.frag);// 渲染场景的shaderShader blinnPhongShader(../resources/Blinn-Phong.vert, ../resources/Blinn-Phong.frag);// 渲染depth的 shader// Shader showDepthShader(../resources/showDepth.vert, ../resources/showDepth.frag);/************************************//****** 3.加载obj模型、纹理图片、Phong模型参数 ******/// 3.1 scene meshMesh ourModel(../resources/models/spot/spot.obj, ../resources/models/spot/spot.png); // dairy cowTexture depthTexture;/************************************//****** 4.设置光源和相机位置Phong(Blinn-phong)模型参数 ******/// I Ia Id Is// Ia ka * La// Id kd * (normal dot light) * Ld// Is ks * (reflect dot view)^s * Ls// 模型参数 ka, kd, ksfloat k[] {0.1f, 0.7f, 0.2f}; // ka, kd, ks// 光源位置glm::vec3 light_pos glm::vec3(-2.0f, 2.0f, 0.0f);// 相机位置glm::vec3 camera_pos glm::vec3(0.0f, 1.0f, 1.5f);/************************************//****** 5.开始渲染 ******/float rotate 90.0f;while (!glfwWindowShouldClose(window)){rotate 0.5f;// input// -----processInput(window);// render// ------glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);// 清除颜色缓冲区 并且 清除深度缓冲区glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);// 5.1 使用 shadowShader, 渲染场景将场景的深度缓冲存储到 depthTexture 中shadowMapShader.use();// 设置 light_MVP 矩阵, 假设以 light 为视角渲染 light 视角下的场景深度图// light model 矩阵glm::mat4 model glm::mat4(1.0f);model glm::translate(model, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f));model glm::rotate(model, glm::radians(0.0f), glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f));model glm::rotate(model, glm::radians(rotate), glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));model glm::rotate(model, glm::radians(0.0f), glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));model glm::scale(model, glm::vec3(0.5f, 0.5f, 0.5f));// light view 矩阵glm::mat4 view glm::mat4(1.0f);view glm::lookAt(light_pos, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f), glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));// light projection 矩阵glm::mat4 projection glm::mat4(1.0f);// 假设 light 为平行光因此使用 正交投影 orthoprojection glm::ortho(-2.0, 2.0, -2.0, 2.0, 0.1, 5.0);glm::mat4 lightMVP projection * view * model;shadowMapShader.setMat4(lightMVP, lightMVP);ourModel.DrawToTexture(shadowMapShader, depthTexture.Id);///// 5.2 使用 blinnPhongShader, 渲染场景并且使用 depthTexture 实现阴影效果blinnPhongShader.use();glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);// 设置 camera_MVP 矩阵, 假设以 camera 为视角渲染 camera 视角下的场景深度图// camera model 矩阵model glm::mat4(1.0f);model glm::translate(model, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f));model glm::rotate(model, glm::radians(0.0f), glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f));model glm::rotate(model, glm::radians(90.0f), glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));model glm::rotate(model, glm::radians(0.0f), glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));model glm::scale(model, glm::vec3(0.5f, 0.5f, 0.5f));// camera view 矩阵view glm::lookAt(camera_pos, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f), glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));// camera projection 矩阵projection glm::perspective(glm::radians(60.0f), (float)SCR_WIDTH / (float)SCR_HEIGHT, 0.1f, 100.0f);blinnPhongShader.setMat4(model, model);blinnPhongShader.setMat4(view, view);blinnPhongShader.setMat4(projection, projection);blinnPhongShader.setVec3(k, k[0], k[1], k[2]);blinnPhongShader.setVec3(cameraPos, camera_pos);blinnPhongShader.setVec3(lightPos, light_pos);blinnPhongShader.setMat4(lightMVP, lightMVP);// 使用 depthTexture 作为 shadow map textureourModel.DrawWithShadowMap(blinnPhongShader, depthTexture.Id);///glfwSwapBuffers(window); // 在gfw中启用双缓冲确保绘制的平滑和无缝切换glfwPollEvents(); // 用于处理所有挂起的事件例如键盘输入、鼠标移动、窗口大小变化等事件}/************************************//****** 6.释放资源 ******/// glfw 释放 glfw使用的所有资源glfwTerminate();/************************************/return 0;
}// 用于处理用户输入的函数
void processInput(GLFWwindow *window)
{// 当按下 Esc 按键时调用 glfwSetWindowShouldClose() 函数关闭窗口if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) GLFW_PRESS){glfwSetWindowShouldClose(window, true);}
}// 在使用 OpenGL 和 GLFW 库时处理窗口大小改变的回调函数
// 当窗口大小发生变化时确保 OpenGL 渲染的内容能够适应新的窗口大小避免图像被拉伸、压缩或出现其他比例失真的问题
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow *window, int width, int height)
{SCR_WIDTH width;SCR_HEIGHT height;glViewport(0, 0, width, height);
}
7. 编译运行及结果
编译运行
cd ./build
cmake ..
make
./OpenGL_Shadow_Mapping 渲染结果
三、全部代码及模型文件
全部代码以及模型文件可以在[OpenGL]使用OpenGL实现硬阴影效果中下载。
四、参考
[1].opengl-tutorial-教程14渲染到纹理 [2].LearnOpenGL-高级OpenGL-帧缓冲 [3].LearnOpenGL-高级OpenGL-阴影-阴影映射
