Realtime Shadow Rendering Log(1)

  
计算机图形学中，实时阴影分两类：Shadow Volume和 Shadow Maps。其本质为找到屏幕中未被光源照射到的象素，在绘制光照物体时，忽略这些象素。阴影的要素由光源，遮挡物与接受物组成。遮挡物也是阴影接受物之一。
阴影与阴影空间的形成: 以光源为中心（或为方向），凡是被遮挡物表面遮挡掉的空间，都处于阴影之下。在没有接受物时，此空间分为两个部分。光照空间和阴影空间。阴影空间为：光源与遮挡物面向光源轮廓形成的不规则无限大的锥。 此时，阴影只存在于遮挡物本身的背光面上。当此空间中有分离的第三个物体，且有部分处于阴影空间中时，第三个物体成为阴影接受物，其面向光源表面会有遮挡物的影子。同时其本身也是遮挡物。
屏幕空间阴影：共同的想法都是力图在已光栅化物体的屏幕DEPTH BUFFER中，用某种光线与遮挡物之间关系形成的光栅图形象素，与此象素所在位置的深度值做比较。从而判断出此象素是否处于阴影空间中。
Shadow Volume（阴影体）就是此处定义的阴影空间。阴影体由从光源到面向光源遮挡物轮廓边组成的若干三角面组成。还需要加上遮挡物面向光源的所有三角形。它是阴影体的盖子。Shadow Volume绘制的目标，就是判断一个物体，是否处于阴影空间之中。把物体所有位于阴影体的象素都标记出来。不被渲染。
由于无限远投影VOLUME，和VOLUME CAP以及Z-FAILED的结合使用，改进了VOLUME的近截面穿透，镜头在VOLUME内正确阴影绘制等硬伤，已经趋于成熟。
在控制填充率方面的加速有：
double surface stencil rendering：由硬件一次性绘制完STENCIL BUFFER里的锥；否则要分里外面分别渲染两次。
depth range culling：由硬件检测深度范围内才进行STENCIL的操作。
volume culling：图中白点是光源，白盒子是光源AABB，蓝色是SCREEN SPACE的AABB。黄色是遮挡物。可以看到阴影体与光源AABB相交的点在SCREEN SPACE中构成了绿色的AABB。这才是真正需要进行STENCIL 操作的地方。使用SISSOR TEST进行优化。



几何方面的优化：
aotu gen volume in  vertex shader :使用VERTEX SHADER直接在显卡内生成VOLUME三角形
非封闭网格volume generation：非封闭网格的volume如今也可以解决了。
静态预计算volume: 没啥说的，相对不动的光和遮挡物结队就先把volume算出来存着了。