基於PCF ShadowMapping 的軟陰影實現

這篇文章主要介紹一種極為簡單的軟陰影實現方法。主要方法和PCF的shadowmapping大同小異，只是多了一步screenspace的高斯模糊，從而實現所謂的軟邊陰影。具體方法如下：

首先第一個PASS和傳統的shadow mapping演算法是一樣的，獲得光源空間下的物體最小深度，說白了就是把Camera移動到光源位置，渲染一遍，得到深度圖，這樣得到了情境到光源的最近的深度。如果你用的是DX，那麼你可能需要把深度寫到一個rendertarget裡面，方法如下：

Output.color = float4 ( pos.z / pos.w ,pos.z / pos.w , pos.z / pos.w , 1.0 ) ;

注意這裡的深度並不是Zbuffer裡面的最終的數值，因為它並沒有經過視口變換。它的範圍在-1到1之間。

如果你用的是Opengl，那麼可以方便的通過depth buffer獲得，但是這個值是經過視口變換的，它的範圍在0到1之間。

 

第二個PASS，把Camera拉回到它原來所在的位置。然後正常地渲染情境。常規的shadow mapping做法是把情境每個像素點轉化到光源空間下，與深度圖裡面的值進行比較，如果這個點轉化過去比同樣位置的點深度值大，那麼它肯定在這個點背後，光源是照不到的，因此這個點在陰影之中，反之則在光源照射下。我們可以簡單地這樣處理，如果這個點在陰影中間，那麼這個點最終的顏色要乘以一個0到1的係數，讓它變暗一點，比如0.5。這樣做有一個問題，就是最終產生出來的陰影可能會有鋸齒。：

這是由於陰影貼圖的精度造成的。這個時候PCF應運誕生了，哈哈。說白了就是不光當前像素點去比較，連同周圍的點一起比較，這樣邊緣不會這樣生硬，也不會有明顯的鋸齒，但是實際情況仍然不能令人滿意，因為在不是很大精度的深度貼圖中，PCF會產生令人討厭的馬賽克，：

為瞭解決這個問題，我們再次引入一個PASS，即screen-space的高斯模糊：

我們把第二個PASS產生情境的顏色（不帶陰影）放在一個紋理中，而把陰影的數值放在第二個紋理中。

第三個PASS：我們把第二個紋理，即存放陰影數值的紋理進行高斯模糊，這樣數值的邊緣就不會有很大的梯度，從而漸層到0.

最後一個PASS：把剛才的顏色紋理和高斯模糊後的紋理疊加起來，形成最終的效果：

恩，得到了較為理想的效果。不過screen-space的陰影有它的硬傷，就是它始終是screen-space技術，和情境的距離無關，也就是說情境不管遠景，模糊的尺度都是那麼大，這顯然是不對的，不過在遊戲當中如果稍加避免，就會得到不錯的效果。

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