Ana içeriğe geç

Noktasal Gölgeler (Omnidirectional Shadow Mapping)

Yönsel ışıklar (Güneş gibi) tek bir yöne bakar ve 2B bir derinlik dokusuyla çözülebilir. Ancak bir ampul, meşale veya el bombası patlaması gibi noktasal ışıklar (Point Lights) uzayın her yönüne (\(360^\circ\)) ışık yayar!

Tüm yönlere gölge düşürmek için 2B bir doku yerine Küp Haritası (Cubemap) kullanırız.

Derinlik Küp Haritası (Depth Cubemap)

Bir küp haritası 6 adet 2B yüzeyden oluşur (\(+X, -X, +Y, -Y, +Z, -Z\)). Işık kaynağının merkezine bir kamera koyup 6 yöne birden derinlik renderı alırız:

Küp Haritası Gölgeleri

Derinlik Küp Haritası Kurulumu
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
unsigned int depthCubemap;
glGenTextures(1, &depthCubemap);
glBindTexture(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, depthCubemap);
for (unsigned int i = 0; i < 6; ++i)
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X + i, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, 
                 SHADOW_WIDTH, SHADOW_HEIGHT, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, NULL);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_R, GL_CLAMP_TO_EDGE);

Geometri Shader ile Tek Geçişte 6 Yüzü Çizmek

Sahneyi CPU'dan 6 kez çizdirmek yerine, modern OpenGL'de Geometri Shader (Geometry Shader) kullanarak tek bir çizim çağrısında (draw call) üçgenleri küp haritasının 6 yüzüne birden kopyalayabiliriz (gl_Layer = face):

point_shadows_depth.geom
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
#version 330 core
layout (triangles) in;
layout (triangle_strip, max_vertices=18) out;

uniform mat4 shadowMatrices[6];
out vec4 FragPos;

void main()
{
    for(int face = 0; face < 6; ++face)
    {
        gl_Layer = face; // Hangi küp yüzüne yazılacağını belirler
        for(int i = 0; i < 3; ++i)
        {
            FragPos = gl_in[i].gl_Position;
            gl_Position = shadowMatrices[face] * FragPos;
            EmitVertex();
        }
        EndPrimitive();
    }
}

Fragment Shader Gölge Sorgusu

Fragment shader içinde 3B bir yön vektörü ile doğrudan küp haritasını örnekleriz:

point_shadows.frag
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
float VectorizedShadowCalculation(vec3 fragPos)
{
    vec3 fragToLight = fragPos - lightPos;
    float currentDepth = length(fragToLight);

    float closestDepth = texture(depthCubemap, fragToLight).r;
    closestDepth *= far_plane; // [0, 1] aralığından dünya birimine çevir

    float bias = 0.05;
    float shadow = currentDepth - bias > closestDepth ? 1.0 : 0.0;

    return shadow;
}