延迟渲染中的点光源双抛物面 VSM

Posted 2023-02-22

【中文标题】延迟渲染中的点光源双抛物面 VSM

【英文标题】：Point light Dual-paraboloid VSM in deferred rendering

【发布时间】：2018-05-23 07:40:09

【问题描述】：

我一直在关注this tutorial，为延迟渲染中的点光实现我的方差阴影映射功能。

我使用的是 GLSL 3.3，左手坐标系。这是我一直在做的事情：

我将场景渲染为双抛物面图，存储深度和深度 * 深度。

结果：

上图包含前后图。点光源在场景的中心，你可以看到它发黄光最多的地方。

然后我设置了一个全屏着色器通道。 我通过将教程代码从 FX 转换为 GLSL 来做到这一点。

作者的 .fx 代码：

    float4 TexturePS(float3 normalW : TEXCOORD0, float2 tex0 : TEXCOORD1, float3 pos : TEXCOORD2) : COLOR
    
        float4 texColor = tex2D(TexS, tex0 * TexScale);

        pos = mul(float4(pos, 1.0f), LightView);

        float L = length(pos);
        float3 P0 = pos / L;

        float alpha = .5f + pos.z / LightAttenuation;

        P0.z = P0.z + 1;
        P0.x = P0.x / P0.z;
        P0.y = P0.y / P0.z;
        P0.z = L / LightAttenuation;

        P0.x = .5f * P0.x + .5f;
        P0.y = -.5f * P0.y + .5f;

        float3 P1 = pos / L;

        P1.z = 1 - P1.z;
        P1.x = P1.x / P1.z;
        P1.y = P1.y / P1.z;
        P1.z = L / LightAttenuation;

        P1.x = .5f * P1.x + .5f;
        P1.y = -.5f * P1.y + .5f;

        float depth;
        float mydepth;
        float2 moments;
        if(alpha >= 0.5f)
        
            moments = tex2D(ShadowFrontS, P0.xy).xy;
            depth = moments.x;
            mydepth = P0.z;
        
        else
        
            moments = tex2D(ShadowBackS, P1.xy).xy;
            depth = moments.x;
            mydepth = P1.z;
        

        float lit_factor = (mydepth <= moments[0]);

        float E_x2 = moments.y;
        float Ex_2 = moments.x * moments.x;
        float variance = min(max(E_x2 - Ex_2, 0.0) + SHADOW_EPSILON, 1.0);
        float m_d = (moments.x - mydepth);
        float p = variance / (variance + m_d * m_d); //Chebychev's inequality

        texColor.xyz *= max(lit_factor, p + .2f);

        return texColor;
    

我翻译的 GLSL 代码：

    void main() 
        vec3 in_vertex = texture(scenePosTexture, texCoord).xyz; // get 3D vertex from 2D screen coordinate
        vec4 vert = lightViewMat * vec4(in_vertex, 1); // project vertex to point light space (view from light position, look target is -Z)

        float L = length(vert.xyz);

        float distance = length(lightPos - in_vertex);
        float denom = distance / lightRad + 1;
        float attenuation = 1.0 / (denom * denom);

        // to determine which paraboloid map to use
        float alpha = vert.z / attenuation + 0.5f;

        vec3 P0 = vert.xyz / L;

        P0.z = P0.z + 1;
        P0.x = P0.x / P0.z;
        P0.y = P0.y / P0.z;
        P0.z = L / attenuation;

        P0.x = .5f * P0.x + .5f;
        P0.y = -.5f * P0.y + .5f;

        vec3 P1 = vert.xyz / L;

        P1.z = 1 - P1.z;
        P1.x = P1.x / P1.z;
        P1.y = P1.y / P1.z;
        P1.z = L / attenuation;

        P1.x = .5f * P1.x + .5f;
        P1.y = -.5f * P1.y + .5f;

        // Variance shadow mapping
        float depth;
        float mydepth;
        vec2 moments;

        if(alpha >= 0.5f)
        
            moments = texture(shadowMapFrontTexture, P0.xy).xy;
            depth = moments.x;
            mydepth = P0.z;
        
        else
        
            moments = texture(shadowMapBackTexture, P1.xy).xy;
            depth = moments.x;
            mydepth = P1.z;
        

        // Original .fx code is: float lit_factor = (mydepth <= moments[0]);
        // I'm not sure my translated code belew is correct

        float lit_factor = 0;
        if (mydepth <= moments.x)
            lit_factor = mydepth;
        else
            lit_factor = moments.x;

        float E_x2 = moments.y;
        float Ex_2 = moments.x * moments.x;
        float variance = min(max(E_x2 - Ex_2, 0.0) + SHADOW_EPSILON, 1.0);
        float m_d = (moments.x - mydepth);
        float p = variance / (variance + m_d * m_d); //Chebychev's inequality

        fragColor = texture(sceneTexture, texCoord).rgb; // sample original color
        fragColor.rgb *= max(lit_factor, p + .2f);
    

渲染结果

现在我不知道要触摸哪里才能正确渲染阴影。谁能帮我指出来？

【参考方案1】：

我的一些朋友指出 Y 分量是翻转的，这就是为什么阴影看起来像倒置的原因。在 P0 和 P1 的 Y 上加上减号后，它开始显示出相当合理的阴影：

但另一个问题是阴影的位置是错误的。

【参考方案2】：

为什么要重复抛物面投影计算？ 你在'vert'上计算它，然后是'P0'和'P1'，你不应该只在'P0'和'P1'上做吗？ （原始代码不会在 'pos' 上执行此操作）。

编辑：

您的 lit_factor 错误，它应该是 0.0 或 1.0。 您可以通过这种方式使用 step() GLSL 内在函数：float lit_factor = step(mydepth, moments[0]);

【讨论】：

非常有趣的西尔万·多雷姆斯。去掉vert的初始投影后，我得到了一些结果：imgur.com/a/vOKbtQc 但是看起来还是不对，我该如何进一步调查？

这取决于你的着色器代码现在的样子^^'。