左上図のように2枚の板があり、上の板をA、下の板をBとします。
現実世界では上から平行光が当たったときに、Aの影がBに落ちます。
それを右上図に示します。
Aが作る影の領域は次の下図のようになります。
この領域に入ったものは全てAの影が落ちます。
このときにAが作る影の領域のことをシャドウボリューム(shadow volume)といいます。
上手の四角柱がシャドウボリュームになります。
試しに下図のように、このシャドウボリュームに別の板を突き刺した状態を考えます。
この状態のときに影がどのように落ちるかを表したのが下図です。
下図を見ていただくと、その様子が現実世界で起きることと同じであることがわかると思います。
Bに落ちている影は、Aの影だけでなく、新しく突き刺した板の影も落ちています。
これは新しく突き刺した板も、Aと同様にシャドウボリュームを作るからです。
このようにシャドウボリュームは合成することが可能です。]]>
上の図は、裏面を+1で描画したものです。
赤い部分の値は+1になっています。
上の図は、表面を-1で描画したものです。
青い部分の値は-1になっています。
そしてこれらを合成すると、最終的なステンシルバッファが出来上がります。
下の図は+1の領域と-1の領域を合成したものです。
元の画像に、影の色をグレーにして塗りつぶしてみると下の図のようになります。
普通のステンシルシャドウの結果と同じことが確認できました。]]>
Aが作るシャドウボリュームは図の4角柱です。
つまり上下の2面と4つの側面、合計6枚の面から出来ています。
この6面をステンシルバッファに描画します。
ステンシルバッファにシャドウボリュームを描画するときに、いくつかの条件があります。
上の図は、表面を+1で描画したものです。
赤い部分の値は+1になっています。
上の図は、裏面を-1で描画したものです。
青い部分の値は-1になっています。
そしてこれらを合成すると、最終的なステンシルバッファが出来上がります。
下の図は+1の領域と-1の領域を合成したものです。
最終的なステンシルバッファには+1の領域が少し残っています。
これが影になる部分です。
このステンシルを参照しながら、+1になっている部分に影の色をつけると最終的な画像ができます。
元の画像に、影の色をグレーにして塗りつぶしてみると下の図のようになります。
これが最終的に、テレビやパソコンのモニターに表示される画面です。
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説明を簡単にするために、上から並行光があたっているものとします。
そのときに、できるシャドウボリュームはAの各辺から、板を作ることにより表現できます。
その様子が下の図になります。
Aが作るシャドウボリュームは無限に伸びていきます。
実際には適当な長さで切ってしまっても問題ありません。
この図では省略していますが、Bも同じようにシャドウボリュームを作ります。
もしBの下にさらに板や何かの物体があれば、その物体にBの影が落ちます。
ここでは説明を簡単にするためAのシャドウボリュームについてのみ考えることにします。
さらに見やすくするために、板BのうちでAが作るシャドウボリュームに関係のない部分をカットします。
（Bのカットされた部分は影になるとこはないので、気にしないで大丈夫です。）
すると下のような図になります。
わかりやすくBの部分を紫色にすると下のようになります(笑)
次のページからは、この図を用いてステンシルバッファをどのように操作していくかを説明します。
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