Shadow Volume in Irrlicht

Irrlicht对于Shadow Volume的实现:

对于Shadow Volume技术：

1：先渲染出整个场景，构造出整个场景的Depth Buffer

2：对于每一个需要产生阴影的Object，使用他的Shadow Volume(注意，该Volume是依赖于Light的位置的，所以一个Shadow Volume对应一个Light)采用Z Pass或者Z Fail技术，构造出Stencl Buffer。在Stencil Buffer中 Non-Zero的地方为阴影，Zero的地方为非阴影，并且注意：阴影的地方一定是Front Cap多于Back Cap。所以在Stencil Buffer阴影区一定是全正或者全负(这取决于Front Cap的Stencil Func)。

3：如果是多个物体，重复2过程。

4：最后得到的Stencil buffer中Non-Zero区域就是阴影区。

5：绘制一个阴影Quad，该Quad覆盖在整个屏幕，且仅在阴影区域绘制。

上面的过程也就是Irrlicht实现的过程。

这种实现方法有一个问题，不能实现多个光源的阴影叠加，也即是所有的阴影都是一样的。

具体实现：

1：指定一个节点要产生阴影

Irrlicht中的阴影节点不是独立的，他必须依附在一个节点上。因此一个节点要产生阴影，就对该节点添加一个阴影节点：

virtual IShadowVolumeSceneNode* IAnimatedMeshSceneNode::addShadowVolumeSceneNode(const IMesh* shadowMesh=0, s32 id=-1, bool zfailmethod=true, f32 infinity=10000.0f) = 0;
IShadowVolumeSceneNode* CAnimatedMeshSceneNode::addShadowVolumeSceneNode(const IMesh* shadowMesh,
                                                 s32 id, bool zfailmethod, f32 infinity)
{
        if (!SceneManager->getVideoDriver()->queryFeature(video::EVDF_STENCIL_BUFFER))
                return 0;

        if (Shadow)
                return Shadow;

        if (!shadowMesh)
                shadowMesh = Mesh; // if null is given, use the mesh of node

        Shadow = new CShadowVolumeSceneNode(shadowMesh, this, SceneManager, id,  zfailmethod, infinity);
        return Shadow;
}

将Shadow节点附到原节点上去。

2：实时生成Shadow Volume

注意：实时的生成Shadow Volume不是在OnAnimate和OnRegisterSceneNode中的而是在render中。

在CAnimatedMeshSceneNode::render中

        // If the node will generate shadow, update the shadow

        if (Shadow && PassCount==1)

                Shadow->updateShadowVolumes();

updataShadowVolumes生成了该帧状态的Shadow Volumes。

3："渲染"Shadow Volume，生成Stencil Buffer。

这一步在Shadow Pass中完成，Shadow Pass在Solid Pass之后，在Transparent Pass之前。

// render shadows
        {
                CurrentRendertime = ESNRP_SHADOW;
                Driver->getOverrideMaterial().Enabled = ((Driver->getOverrideMaterial().EnablePasses & CurrentRendertime) != 0);

                if(LightManager)
                {
                        LightManager->OnRenderPassPreRender(CurrentRendertime);
                        for (i=0; i<ShadowNodeList.size(); ++i)
                        {
                                ISceneNode* node = ShadowNodeList[i];
                                LightManager->OnNodePreRender(node);
                                // Generate the shadow stencil buffer
                                node->render();
                                LightManager->OnNodePostRender(node);
                        }
                }
                else
                {
                        // Generate the stencil buffer one by one
                        for (i=0; i<ShadowNodeList.size(); ++i)
                                ShadowNodeList[i]->render();
                }

                // Draw a quad to simulate the shadow
                if (!ShadowNodeList.empty())
                        // Draw the shadow
                        Driver->drawStencilShadow(true,ShadowColor, ShadowColor,
                                ShadowColor, ShadowColor);

                ShadowNodeList.set_used(0);

                if(LightManager)
                        LightManager->OnRenderPassPostRender(CurrentRendertime);
        }

因为在Solid Pass之后，整个场景的Depth Buffer已经构建好了，这里就直接用Shadow Volume去生成Stencil Buffer。最后在画一个覆盖整个屏幕的shadow quad，这里只会在shadow区域绘制。

因此Shadow Pass就贴上了Shadow。

Shadow Volume的具体过程

1：生成Shadow Volume

void CShadowVolumeSceneNode::updateShadowVolumes()在原结点的render中调用

这个过程，主要是根据Light的位置，将Front Cap和Front Cap直接投影到无穷远处的Cap而组成得到Shadow Volume。

    注意：

    1：他的做法和标准做法不太一样。他投影的是Front Cap。

    2：对于每一个Light生成一个Shadow Volume

2：生成Stencil Buffer的过程

Irrlicht中只实现了Z Pass的算法，没有实现Z Fail算法。

3：绘制过程

这里直接在Stencil Value > 0 的地方绘制

注意：

Irrlicht在生成Stencil Buffer和用Stencil Buffer绘制Quad是一个连续的过程，Stencil 在2中打开，3中是没有这个动作的。因此在2-3过程有其他的绘制过程绝对不能影响到Stencil Buffer也不能关闭Stencil。Irrlicht在绘制Stencil Buffer的Debug Data的代码有Bug。

如果要实现阴影的叠加效果，就应该单独的的一个光源处理，然后每一个光源叠加起来。