无stencil buffer，绘制半透明planar shadow的一种方法

所谓planar shadow就是用一个投影矩阵（不是opengl流水线所谓之projection matrix，而是根据光源和投影面位置将一个点投射到投影面上的矩阵），将模型的所有顶点投射到投影面（比如地面）上。一般或者直接使用模型经过skin动画计算好的mesh进行投影并绘制，或者使用一个低模独立计算mesh然后投影绘制。无论哪种方法，都有一个问题，由于影子是很多三角形重叠在一起的，如果使用半透明材质绘制，众多的三角形会重叠在一起非常难看，且会有z-fighting现象闪烁不止。。当然如果有stencil buffer，可以使用stencil buffer进行mask，如果没有呢？确实在某些平台上没有stencil buffer，往往只能通过depth buffer做一些有限的模拟，本文所提的方法就是一例。

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绘制过程:

1）首先绘制场景里所有其他东西

2）用0清除depth buffer:

glClearDepth(0);

glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

3）确保深度测试开启，z write允许，并且设置depth func为always

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

glDepthMask(GL_TRUE);

glDepthFunc(GL_ALWAYS);

4）禁止color buffer写入：

glColorMask(GL_FALSE, GL_FALSE, GL_FALSE, GL_FALSE );

5）绘制影子（solid材质,无纹理，无blend)

经过上面的设置，实际上只会更新depth buffer, 写入z buffer时，默认的depth range是0~1，所以没有影子的地方，z buffer中是0，有影子的地方是一个大于0的值，因为影子一般不可能离near plane很近很近，所以这个值应该>0。

6）将model-view和projection矩阵设为单位阵

glMatrixMode (GL_MODELVIEW);

glLoadIdentity ();

glMatrixMode (GL_PROJECTION);

glLoadIdentity ();

7）重新开启color buffer写入，depth func为LEQUAL, 并关闭depth buffer的写入

8）绘制一个全屏的矩形，开启blend,设置矩形顶点颜色为半透明黑色

矩阵顶点坐标为：

glVertex3i (-1, -1, -0.99);
glVertex3i (1, -1, -0.99);
glVertex3i (1, 1, -0.99);
glVertex3i (-1, 1, -0.99);

绘制这个矩形时进行深度测试LEQUAL,z值-0.99是clip space中的值，通过depth range的映射，最终的z值是>0但很接近0的值，而影子应该是离near plane比这个面更远的（即z值比这个面的z值要大），所以经过LEQUAL的测试，画这个矩形的时候，z buffer上有影子的部分通过深度测试，而z buffer为0的地方不通过所以不绘制。而且由于启用了blend，矩形的像素还要和color buffer上的已有颜色进行混合，达到半透明效果。这样半透明的矩形被影子mask出来了，就得到了半透明的影子。

另外，为啥是-0.99而不是-1呢？因为clip space, -1就是在near clip plane上了，窗口坐标映射后的z值是0，0==0就能通过LEQUAL的测试了就会全部画出来了。。但是如果使用LESS测试，-1也就可以用了。

注：以上代码仅作参考，实际调用的都是引擎的接口

当然这个方法不完美，毛病也很多，比如影子会遮住人的脚，平台边缘无法裁掉影子等

ps:复习一下向z buffer写入z值的整个过程：此Z非x,y,z的z，而是eye space, clip space, NDC, windows space的z。通过modle-view变换，相机被变换到默认位置，即view为-z，此为eye space。我们在世界坐标系下，往往采用z up，所以此z非彼z，无论世界坐标z表示什么，到eye space之后，z值就表示深度了，所谓深度就是指离camera的距离。从eye space经过投影变换，到达clip space, clip space中(x,y,z)都被变换到[-w,w]的范围，再经过透视除法，x,y,z都除以w，使得x,y,z都在[-1,1]之间这就是NDC了（归一化坐标）。然后再经过viewport变换，变换到窗口坐标，此时z值会根据depth range进行映射，默认的是映射为[0,1]。clip,透视除法和视口变换都属于图元装配过程，之后是光栅化阶段，图元被光栅化为片段(fragment),在光栅化阶段，为了降低zfighting现象，可以使用polygon offset, polygon offset是在进行深度测试和写入zbuffer之前，将计算好的z值加上一个偏移量，如果深度测试通过，会将原始深度值（而不是加上offset之后的z值）写入zbuffer。也就是说无论是否使用polygon offset，最终写入zbuffer的z值是视口变换之后通过depth range映射的windows coordinate z值，但polygon offset会对depth test产生影响。