Unity实时阴影技术（shadowMap)

Posted 2023-04-12 SC@

实时阴影技术

1.Planar Shadow

2.Projector Shadow

3.ShadowMap(CSM ,PCF)

1.Planar Shadow

原理就是将模型压扁之后绘制在需要接受阴影的物体上，这种方式十分高效，消耗很低。具体实现过程参考Unity Shader - Planar Shadow - 平面阴影。按照自己的理解，其实就是根据光照方向计算片元在接受阴影的平面上的投影位置，然后绘制即可，这种方式还是只适合在平面上绘制阴影。

2.Projector Shadow

对于Projector Shadow的实现原理可以参考Unity - Projector - 实时阴影这篇文章，这里简单做一下总结。

Projector Shadow是常用的实时阴影实现方式，其基本原理是通过摄像机将需要显示阴影的物体，渲染到一张RenderTexture（RT）上，记录下物体的颜色值（可设置为自定义颜色），并将RT关联到Projector组件的材质上；然后通过Projector组件将需要接收阴影的物体以Projector组件的材质再渲染一遍来实现阴影的显示。

3.阴影映射纹理——ShadowMap（CSM,PCF)

用一句话形容ShadowMap原理，光源看不到的地方就是阴影。

渲染场景时用LightMode为ShadowCaster的Pass渲染一张ShadowMap（本质就是一张深度图），这个Pass的渲染目标不是帧缓存，而是ShadowMap。

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。

请教关于Unity5.3的烘培问题，烘培后不显示阴影，求大神解答

请教关于Unity5.3的烘培问题，烘培后不显示阴影
Unity中实时阴影是游戏运行时实时计算的，烘培(baked)阴影是预先计算的。没有什么实时烘培的阴影。
烘培阴影的好处是游戏运行时计算量小、速度快，缺点是只能用在静态（static）物体上。
实时阴影即可以用在静态物体，也可以用在动态的物体和角色上，但是计算的开销很大（一般可以用一些技巧来做，比如让真实的角色不产生实时阴影，而设置一个和他重合的简单模型来产生实时阴影）。 参考技术A 我发现的是烘焙前terrain上有阴影，烘焙后就没了，关键在terrain(地形)，换成plane(平面)就好了