阴影（Shadow Mapping）

着色是一种局部现象，只考虑着色点自己、光源、摄像机，如果我要算出它的着色，完全不考虑其它物体，甚至自己的其它部分对这个着色点的影响。而事实上如果有其它物体挡在 shading point 的光源之间，那就会挡住光线，光线就到达不了 shading point，这就是为什么会有阴影，我们之前说着色解决不了阴影，我们现在就来解决这个问题。

Shadow Mapping 本质上是一种图像空间的做法，所谓图像空间就是说，我在生成阴影的这一步，我是不需要知道场景的几何信息的。Shadow Mapping 也会导致走样现象。

关键思想在于，如果这个点不在阴影里，你从摄像机可以看到这个点，光源也可以看到这个点。

经典的 Shadow Mapping 只能处理点光源，这种阴影通常有很明显的阴影的边界，要么在阴影里要么不在阴影里，这种阴影我们叫硬阴影。

有两步操作。第一，先从光源看向整个场景，也就是说在光源处有一个虚拟的摄像机在这里，我先做一个光栅化。

我们得到的这个图我们不要做着色，我们把这些点对应的位置的深度记下来。相当于我只需要它的深度图。

第二步，我们用真正的摄像机位置再次看向这个场景

找到对应的点投影回光源，在光源中的深度图上应当出现在哪个位置上。

在深度图上对于这个点记录有一个深度，我同样可以计算从摄像机看这个点，这个点到光源的深度，这两个深度肯定是一致的，那说明这个点一定是可以被光源所看到的。

 

而下面的这个点深度不一样，就看不到了。

从实例来看：

从光源看向场景。

记录深度缓存。

投影回光源生成的 Shadow Map 上。会有浮点数精度问题，并且一个像素覆盖的范围会有一定误差，所以呈现这样，即使不判相等，通过设置范围、加 bias 偏差等方法都不能本质上解决问题。

这个 Shadow Map 本身是有分辨率的，那这个分辨率要多大？如果我用的 Shadow Map 分辨率很低，而我渲染的场景分辨率又非常高，那么说我记录的阴影的信息是走样的，那就会投影出一个有锯齿的阴影，那就会很难看。而用分辨率很高的 Shadow Map 效果当然非常好，但是开销就会非常大。

现在当然会有更大的开销，要渲染整个场景两遍，原先只做 shading 只要渲染一遍。

即使这样，也不耽误成为现在几乎所有 3D 游戏、3D 电影的主流技术。

Shadow Map 的缺陷：

硬阴影 VS 软阴影

软阴影其实在物理上就是所谓的半影（Penumbra）。

对于点光源确实不可能出现软阴影，如果有软阴影，那么就说明光源有一定的大小。