Kein Folientitel

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• Stefan Röttger

• Universität Stuttgart (VIS)

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Überblick

• 1. Motivation
• 2. Shadow Volumes Crow77
• 3. Verfahren ohne Stencil Buffer
• 4. Demonstrationsfilm

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Motivation

• Shadow Volumes
• dynamische Schattenberechnung in Echtzeit
• Nutzung der Grafikhardware (Stencil Buffer)
• Problem Einschränkung auf neuste
• PC Grafikkarten
• (z.B. kein Stencil Buffer auf der Voodoo 3)
• NEU Benutzung des Screen Buffers als Ersatz
• DAMIT Lauffähig z.B. ab Voodoo 1 !

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Shadow Volumes
Schritt 1 Szene rendern ? Z-Werte
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Shadow Volumes
Vorderseite 1
Rückseite -1
Schritt 2 Shadow Volume Seiten rendern
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Shadow Volumes
Vorderseite 0 (Tiefentest) Rückseite 0
(Tiefentest)
? 0
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Shadow Volumes
0
Vorderseite 1 Rückseite 0 (Tiefentest)
? 1
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Shadow Volumes
1
0
Vorderseite 1 Rückseite -1
? 0
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Shadow Volumes
0
1
0
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Shadow Volumes

• Wiederholung mit allen schattenwerfenden Objekten
• Pixel mit Stencil Buffer Wert gt 0 schwarz färben
• Szene erneut rendern um ambienten
  Beleuchtungsanteil hinzuzufügen
• Oder Helligkeitswerte im Schatten halbieren

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Verfahren ohne Stencil Buffer

• Idee Die Schattenmaske wird im Screen Buffer
  (RGB- oder Alpha-Kanal) berechnet, anstatt im
  Stencil Buffer
• Problem dstColor dstColor -1 nicht
  realisierbar
• Lösung Anstatt 1 2 (verdopple Farbwert)
• Anstatt -1 /2 (halbiere Farbwert)

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Blendingfunktionen für 2, /2
Farbwerte 0 ? schwarz 1 ? weiss
Blendingfunktionen cdstfcsrc gcdst 2
fcdst, csrc1, g1 ? cdst cdst1
1cdst /2 f0, g0.5 ? cdst 0 cdst0.5
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Zustand eines Pixels

• Initialisiere alle Pixel mit Farbwert 1/4

2
2
1/4
1/2
1
2 (Clamping!)
/2
/2
Eingabefolgen Punkt in Shadow
Volume 2 Punkt vor Shadow Volume ? Punkt
hinter Shadow Volume 2 , /2
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Normierung auf 0/1
Nach dem Rendern aller Shadow Volumes
1/4
1/2
1
2
1/2
1
Invert (c1-c)
1/2
0
2
1
0
Licht
Schatten
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Anwendung der Schattenmaske

• Multipliziere s/w Schattenmaske mit Bild
• Rendern der Szene, mit cdst cdst csrc
• Szene erneut rendern um ambienten
  Beleuchtungsanteil hinzuzufügen mit cdst cdst
  csrc
• Oder alternativ die Werte im Schatten halbieren
  mit
• Normierung auf 0.5/1 und cdst cdst csrc

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Beispiel Shadow Volumes
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Beispiel 2, Inv, 2
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Beispiel Fertiges Bild
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Berechnung im Alpha Kanal

• Alternativ kann kann die Schattenmaske auch im
  Alpha Kanal berechnet werden
• Angewendet wird die Schattenmaske durch
  Umkopieren des Alpha Kanals in eine gleich große
  Textur
• Vorteil Berechnung der Schattenmaske mit
  niedrigerer Auflösung möglich ? Schattenmaske
  wird schneller rasterisiert
• Szene muss bei Halbierung der Schattenwerte nicht
  noch einmal gerendert werden

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Demonstrationsfilm
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Zusammenfassung

• Effiziente Schattenberechnung auch ohne Stencil
  Buffer möglich
• Schattenmaske wird im Screen Buffer (oder im
  Alpha Kanal) aufgebaut
• Verwende 2, /2 anstatt 1, -1
• Durch anschließendes Umkopieren in eine Textur
  kann die Schattenmaske auch in kleineren
  Auflösungen berechnet werden
• Wende die Schattenmaske nach Normalisierung an
  ambiente Beleuchtung, schwarze Schatten,
  Helligkeit halbieren

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Fin

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