陰影技術：Shadow Map 初探

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• ShadowMap的原理

  • 光源和目標點之間的連線沒有任何物體遮擋，則目標點沒有在陰影中；
  • 光源和目標點之間的連線有物體遮擋，則目標點處在陰影中；
  • ShadowMap是一張2D紋理圖，用來表述遮擋關係；
  • ShadowMap記錄了以光源視角來看，各個可照射角度下離光源最近的物體與光源的距離；

• ShadowMap的產生

  • 把光源位置作爲視點渲染場景，在pixelShader把每像素與光源的距離寫到RenderTarget中
  • 一定要打開深度測試，因爲要保證：寫到RenderTarget上的距離值肯定是（同一視角下）距離光源最近的物體與光源的距離。換句說就是不處在陰影中的點的距離值。

• 分兩個pass進行渲染

  • 第一個pass產生ShadowMap
  • 第二個pass正常渲染物體

• 如何在第二個pass中判斷有無陰影

  • vertexShader中，記錄當前頂點對應於ShadowMap中的紋理座標uv
  • pixelShader中取出uv對應的ShadowMap中的值Di，即：當前視角下，距離光源最近的物體與光源的距離
  • pixelShader中計算當前像素與光源的距離Dii，並且與Di進行比較，大於Di則有陰影。

• 如何在第二個pass中取出頂點對應於ShadowMap的紋理座標

  • 如同ShadowMap的產生：把光源位置作爲視點，即把物體變換到光源對應的空間並進行透視投影，計算出頂點對應於整個屏幕空間的紋理座標uv
  • 矩陣變換、透視投影等原理可見twinsen的blog：http://blog.csdn.net/popy007/article/category/640562

• ShadowMap的優缺點

  • 優點：簡單、易於實現。
  • 缺點：ShadowMap分辨率不高時，或燈光與物體隔得很近時，在邊緣處會產生鋸齒。
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• 代碼地址：https://github.com/spracle/RenderMonkeyShader/tree/master/shadowMap