基于Shadow Map的阴影实现

0、简介

Shadow Mapping是一种基于图像空间的阴影实现方法，其优点是实现简单，适应于大型动态场景；缺点是由于shadow map的分辨率有限，使得阴影边缘容易出现锯齿(Aliasing)；关于SM的研究很活跃，主要围绕着阴影抗锯齿，出现了很多SM变种，如PSM，LPSM，VSM等等，在这里http://en.wikipedia.org/wiki/Shadow_mapping可以找到很多SM变种的链接;；SM的实现分为两个pass，第一个pass以投射阴影的灯光为视点渲染得到一幅深度图纹理，该纹理就叫Shadow Map；第二个pass从摄像机渲染场景，但必须在ps中计算像素在灯光坐标系中的深度值，并与Shadow Map中的相应深度值进行比较以确定该像素是否处于阴影区；经过这两个pass最终就可以为场景打上阴影。这篇文章主要总结一下自己在实现基本SM的过程中遇到的一些问题以及解决方法，下面进入正题。

1、生成Shadow Map

为了从灯光角度渲染生成Shadow Map，有两个问题需要解决：一是要渲染哪些物体，二是摄像机的参数怎么设置。对于问题一，显然我们没必要渲染场景中的所有物体，但是只渲染当前摄像机视景体中的物体又不够，因为视景体之外的有些物体也可能投射阴影到视景体之内的物体，所以渲染Shadow Map时，这些物体必须考虑进来，否则可能会出现阴影随着摄像机的移动时有时无的现象，综上，我们只需要渲染位于当前摄像机视景体内的所有物体以及视景体之外但是会投射阴影到视景体之内的物体上的物体，把它们的集合称为阴影投射集，为了确定阴影投射集，可以根据灯光位置以及当前的视景体计算出一个凸壳，位于该凸壳中的物体才需要渲染，如图1

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