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Weiche Schatten in Echtzeit

aktuellste Version | Changelog | Version History | Hardwarevoraussetzungen | Screenshots

Im Rahmen der Teamorientierten Projektarbeit sollen Algorithmen zur schnellen Berechnung von weichen Schatten in Echtzeitanwendungen implementiert werden.

aktuellste Version:

>> aktuelles Visual Studio 6 Projekt (2.9 MB - 24.01.2005)
>> ausführbares Programm (2.3 MB - 24.01.2005)
>> BorgCube.3ds (1.7 MB - ein 3ds-Modell mit etwa 700.000 Dreiecken)
>> Vorabversionen (30.09.2004)
>> Dokumentation (648 KB - 24.01.2005)

Version 1.0
(24.01.2005)

der Penumbra-Wedges-Algorithmus ist so gut es geht implementiert

die Doku ist vollständig

Changelog:

(nicht vollständig, da ich nur die mir bekannten Probleme aufgenommen habe)

Beschreibung	Modul	Priorität	Fortschritt	Verantwortlicher
Schattenalgorithmen
Volumenschatten	volume_shadow	hoch	100%	Frank
Shadow Mapping	shadow_mapping	hoch	100%	Jens
Cluster Lichtquelle	cluster_light_shadow	hoch	100%	Frank
Smoothies	smoothie_shadow	hoch	100%	Jens
Penumbra Wedges	volume_penumbra_shadow	hoch	90%	Marco
Features
Klasse für Silhouette, die je Mesh Silhouette zurückgibt	silhouette	hoch	100%	Frank
On-Screen-Menü (für Informationen, Einstellungen, Abschalten optionaler Extension)	on_screen_display	mittel	100%	Frank
Lichtquellenklasse erweitern (Lichtcluster, Animation, ...)	class_light	mittel	100%	Frank
Approximation einer Kugellichtquelle	volume_penumbra_shadow	hoch	100%	Marco
Übertragung des Volumenschattenalgorithmus für Nutzung von Vertex- und Fragmentprogrammen	volume_penumbra_shadow	hoch	100%	Marco
Bugs
Abfrage nach ARB_shadow funktioniert u.a. bei GeForce4MX nicht - Programm nicht gleich beenden	schatten	niedrig	100%	Frank
Fullscreen Modus ist kaputt	schatten	niedrig	100%	Frank
im Menü kann eine 3ds-Datei nicht geöffnet werden, wenn nur ein Ordner existiert	on_screen_display	niedrig	100%	Frank
Fehler, wenn man Volumenschatten wählt und kein 3ds-Objekt geladen ist	volume_shadow	niedrig	100%	Frank
LightSource::HasMoved Antwort ist nur bei erster Abfrage korrekt	class_light	mittel	100%	Frank
Fehler bei Verwendung von EXT_stencil_wrap und EXT_stencil_two_side	volume_shadow	mittel	100%	Frank
Probleme bei Silhouettenbestimmung (Silhouette stimmt nicht ganz)	silhouette	hoch	100%	Frank
Meshes werden ausgeblendet, wenn man ins Menü geht	unklar	mittel	100%	Frank
"halbtransparente" Schatten bei Shadow Mapping funktioniert nicht bei jeder GraKa	shadow_mapping	mittel	100%	Jens
Artefakte beim Shadow Mapping	shadow_mapping	mittel	100%	Jens
Selfshadowing bei Verwendung von Z-Fail inkorrekt + andere Artefakte	volume_shadow	niedrig	100%	Frank
Fehler bei Anzeige des Schattens im durch Stencil Buffer gegebenem Wert	volume_penumbra_shadow	hoch	100%	Marco
Vertex-Artefakte bei Penumbra-Schatten	volume_penumbra_shadow	hoch	100%	Marco
Optimierungen
Kantenbasierter Ansatz für Silhouettenfindung	silhouette	hoch	100%	Frank
3ds-Dateiliste nach Namen sortieren und vor jedem Anzeigen neu erstellen	schatten	niedrig	100%	Jens
3ds-Dateien auch ohne Ordner zulassen	schatten, l3ds	niedrig	100%	Jens
Z-Fail Ansatz implementieren	volume_shadow	mittel	100%	Frank
Szenen-Funktionen in Klasse auslagern	scene	hoch	100%	Frank
Light Frustum bei Shadow Mapping anzeigen	shadow_mapping	niedrig	100%	Frank
weglassen von Display-Listen und Verwendung von Vektoroperationen und Vertex-Shader zur Erhöung der Performance	volume_penumbra_shadow	mittel	100%	Marco

Version History:

Version 0.9 (20.11.2004)	Fehler bei Smoothie Schatten beseitigt und verschiedene andere Verbesserungen Fehler bei Schadow Mapping mit Cg beseitigt Fehler im 3ds-Loader behoben (wenn kein Ordner im 3ds-samples-Ordner war, wurden auch 3ds-Dateien nicht gefunden) Penumbra-Wedges-Algorithmus ist bald fertig im Projektordner sind jetzt alle nötigen Dateien enthalten (auch 3ds-Modelle und dll's) Benchmarkfunktion (Taste "b" und Taste "B") Silhouette kann "sortiert" werden (aufeinanderfolgende Kanten kommen in der Liste nacheinander) Beschleunigung von Volumenschatten durch Verwendung der sortierten Silhouette und GL_QUAD_STRIP für das Schattenvolumen
Version 0.8 (30.09.2004)	der zweite Soft Shadow Algorithmus ist fertig: Smoothies verschiedene "Aufräumarbeiten" verschiedene Bugfixes Shadow Mapping Schatten sind (außer auf ATI-Karten) wieder heller erster Ansatz des Penumbra-Wedges-Algorithmus
Version 0.7 (23.09.2004)	mit dem "Cluster Light Shadow" der erste Soft-Shadow-Algorithmus lauffähig Beseitigung einiger Bugs Unterstützung von SSE für Volumenschatten - leider wider erwarten ohne Geschwindigkeitsvorteile :-( Geschwindigkeitsoptimierungen bei Silhouetten- und Schattenvolumenbestimmung Light-Frustum kann angezeigt werden
Version 0.6 (08.09.2004)	verwendet wieder den alten Ansatz zur Silhouettenfindung (schneller bei identischem Ergebnis) Z-Fail Ansatz für Volumenschatten integriert (funktioniert nur auf nVidia Hardware) Fehler in Schattenvolumenbestimmung beseitigt jeder Schattenalgorithmus hat ein eigenes Einstellungen-Menü (Taste: F9) die ersten 3 Passes des Smoothie Algorithmus sind "sichtbar" benötigte Header-Dateien werden "lokal" eingebunden und nicht länger aus dem Visual Studio Verzeichnis Animation der Lichtquelle Shadow Mapping als Klasse implementiert und überarbeitet 3ds-Dateiliste ist jetzt nach Namen sortiert und wird bei jedem Aufruf aktualisiert (d.h. es können zur Laufzeit neue Dateien und Ordner hinzugefügt werden)
Version 0.5e (28.06.2004)	neuer Ansatz für das Finden der Silhouette - ist aber leider immernoch nicht fehlerfrei :-( ShadowMapping funktioniert jetzt weitestgehend korrekt Auslagerung aller wesentlichen Funktionen in Klassen (auch Silhouettenbestimmung) extreme Verringerung der Ladezeiten von 3ds-Dateien einige Fehler behoben
Version 0.5d beta (12.06.2004)	Unterstützung von Multitexturing Verwendung von Cg in Hinsicht auf die Algorithmen für weiche Schatten optionale Extensions können jetzt ausgeschaltet werden (Taste "F11")
Version 0.5c (10.06.2004)	Implementierung einer neuen Klasse für alle Menüs die Menüs sind jetzt "interaktiv" - man kann Werte der Einträge ändern
Version 0.5b (06.06.2004)	OpenGL Extensions für Volumenschatten aus Kompatibilitätsgründen werden nur noch geschlossene Objekte unterstützt weitere Versuche, den Quelltext besser zu strukturieren
Version 0.5a (06.06.2004)	verwendet wieder Display-Listen zum rendern der Szene diese Version ist im Vergleich zu den Vorgängern 2 bis 8 mal so schnell :-) - Danke Jenk! Shadow Mapping ist Im Ansatz (!) implementiert hab versucht den Quelltext etwas aufzuräumen
Version 0.5 (05.06.2004)	Schatten sind jetzt nichtmehr schwarz sondern dunkler fast alle Display-Listen durch Funktionsaufrufe ersetzt deutliche Beschleunigung bei der Verwendung Display-Listen bei Schattenvolumen Fortschrittsanzeige beim Laden von 3ds-Dateien
Version 0.5 alpha (31.05.2004)	Fehler im 3ds-Loader behoben Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit beim laden von 3ds Dateien Erweiterung auf "unendliche" Schattenvolumen die Silhouettenbestimmung funktioniert jetzt auch für "offene" Objekte "Robustere" Schattenvolumenbestimmung (funktioniert jetzt auch für "allgemeinere Fälle" - aber leider immernoch nicht für alle (z.B. den Teapot))
Version 0.4d (29.05.2004)	Fehler beim Auswerten des Schattenvolumens behoben
Version 0.4c (28.05.2004)	Fehler beim zeichnen der Silhouette (und damit dem berechnen des Schattenvolumens) behoben
Version 0.4b (26.05.2004)	leicht verbesserte Silhouettenberechnung
Version 0.4 (25.05.2004)	erweiterte 3ds-Loader Funktionalität Einführung einer Klasse für Lichtquellen Verwendung von Display Listen Implementierung des Algorithmus zur Silhouettenbestimmung Berechnung von harten Schatten mittels Schattenvolumen (noch fehlerhaft!)
Version 0.3 (17.05.2004)	Einbindung der benötigten OpenGL-Extensions über die OpenGL Extension Wrangler Library es gibt jetzt die Möglichkeit Screenshots im TGA-Format zu machen (Taste: s) Fullscreen-Mode (Taste: f) Änderung der Auflöung im Fullscreen-Mode (Taste: +/-) Fehler bei den Queue-Operationen behoben
Version 0.2 (13.05.2004)	es können jetzt (theoretisch) .3ds Dateien geladen werden
Version 0.1 (28.04.2004)	erste Version des OpenGL-Programmrahmens Modularisierte Version des Projekts aus Computergrafik I Enthält alle wichtigen Funktionen zum Umgang mit OpenGL und der GLUT

Hardwarevoraussetzungen:

Die Grafikkarte muss mindestens das Shader Modell 2.0 unterstützen um alle Algorithmen darstellen zu können - also DirectX 9 kompatibel sein! Folgende Grafikkarten sollten also keine Probleme bereiten:

nVidia: ab GeForce FX
ATI: ab Radeon 9500

Für ältere nVidia Karten gibt es jedoch die Möglichkeit, die benötigte Funktionalität zu emulieren, was z.B. mit dem Tool aTuner aktiviert werden kann. (Achtung: Softwareemulation = laaangsaaam!)

Screenshots:

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