
光源的ShadowMap
在传统的ShadowMap实现中,会在正常渲染的Pass中将顶点位置变换到光源空间中,使用其xy分量对ShdowMap进行采样,将得到的深度与该顶点的深度信息(由z分量得来)比较,若小于,则该点处于阴影中。
Unity5中使用了屏幕空间的阴影映射技术(ScreenSpace ShadowMap),在Light Mode为ShadowCaster的pass中分别得到摄像机的深度纹理和光源的ShadowMap,从而得到一张屏幕空间的阴影图,通过对这张阴影图采样,就可以得到对应的阴影效果。(具体来说,从摄像机深度纹理中的深度值得到对应片元的世界坐标,再把其坐标从世界空间转换到光源空间中,和光源的ShadowMap中的深度比较,进而得到该片元是否位于阴影中。)
弊端 1.在较大的场景当中,使用同精度的ShadowMap,相机近端和远端物体对阴影图采样精度一样,会导致近端物体采样精度不够,远端物体采样精度浪费。2.由于ShadowMap的算法只是非常暴力的比较深度值,所以得出的阴影效果就较为生硬,边缘较为生硬,且存在锯齿。
CSM级联阴影技术(Cascaded Shadow Mapping)
CSM通过把相机的视锥体按远近划分为几个级别,处于各个级别下的物体深度信息绘制到各级阴影图中,显示时采样各自对应的阴影图。具体实现可参考Unity实时阴影实现——Cascaded Shadow Mapping
PCF软阴影 在硬阴影中讲到比较该点的深度和光源的深度图中的深度进行比较,若不匹配说明有遮挡(为阴影区域),否则为可见区域。在这里我们不仅仅找该点的深度,在shadow map上还要找该点周围的点的深度。
1.假设这里取3X3的区域。
2.将区域内的每一个点的深度与该点(中心点/投影的点)的深度进行比较(每次比较后的值为1 or 0 ,1为小于该点的深度(可见),0为大于该点的深度(不可见))。
3.进行比较后将比较后的值平均起来为0.667。
关于PCF软阴影的更多实现可参考软阴影(PCF、PCSS)
Unique Character Shadows 这项技术主要用于角色的刘海,衣服等自身的阴影渲染,这些阴影对质量要求很高,一般会为角色单独渲染一张ShadowMap。
静态逐对象阴影(Per Object ShadowMap) 不需要实时改变阴影的物体使用,为物体单独存一张ShadowMap。在Unity的HDRP管线中实现。
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