1 初始采样-透视走样

1.1 形成原因

这里的情况其实跟纹理类似，是由于近景大量pixel与shadowmap中的同一个texel对应导致的走样。详细一点的解释如下图：

从光源位置采样获得shadowmap时，此时摄像机并没有进行透视投影，shadowmap在世界空间是均匀分配的。如上左图所示：橙色箭头位置对应的三个texel都对应着世界空间下相同大小的pixel，此时的pixel数量分配还保持着近平面小所以少，远平面大所以多。

由于世界空间变换到屏幕空间需要经过透视投影，透视投影后原本大小不一样的近平面和远平面在屏幕内所占pixel变得一样了，但是前面获取的shadowmap和视锥体内物体的对应关系并没有改变，这导致了什么？——对于近平面/前景，shadowmap的一个texel将对应屏幕里的很多pixel，因此就会出现下述情况：

虽然远处的A和近处的B明明分辨率是一样的，但图中靠近摄像机B的阴影就出现了明显的块状感，也就是透视走样。

1.2 解决方案-CSM

其实有两种解决办法，第一种就是在光源位置采样获得shadowmap之前，我们先做一次透视投影，那就不会出现透视投影之后一个texel对应的pixel远、近平面不一样的情况了。

第二种解决办法，级联阴影映射（Cascaded Shadow Map），它也是目前公认的透视走样最有效的解决思路。

CSM的想法思路

采取某种办法尽量减少近平面和远平面之间的像素差距，像素差距小了，那透视对texel覆盖关系的影响不就少了！

CSM的具体办法

从它的解决办法看，级联阴影映射又可以叫做多重阴影映射，因为说白了就是一种采用多张shadowmap去实现阴影的技术。具体操作：通过平行于视图方向的切片将视锥体截成多个子视锥体，每一个子视锥体都对应一张shadowmap，每张shadowmap独立计算但分辨率相同，如下图：

对于级联的划分，一般采用对数划分，具体划分我直接截图了（图来自7.2 Shadow Map

还需知道的是：如果真的在view space也就是视锥体划分级联，一旦镜头转动会产生很严重的闪烁，所以一般划分级联是在光源空间中划分。（参考DX12渲染管线(6) - 级联阴影与距离场阴影中的说法）

1.3 Unity中的CSM

Unity可以在Project setting里可以进行级联阴影分级的设置：

Shadow Cacades

Unity提供2和4两种划分方案，一般来讲4已经足够了。

Cascade splits

图里选择的是Four Cascades，底下0-4咋占比越来越大？结合下图来看，每张shadowmap的分辨率是相同的，但是离摄像机越近的子视锥体它的质量应该越高，越远的质量越低，相同分辨率的条件下当然是越精细/小，细节刻画的就越细致。所以0-3是按照近->远分的，这样划分还可以充分利用资源。

Shadow Distance

用来控制近平面到级联阴影的最远距离，整个级联阴影也是只在这个范围内产生阴影，这也减少了阴影带来的开销。

查看shadowmap绘制过程

在Unity里随便搭一个阴影相对较多的场景，在Frame Debug里查看shadowmap的整个绘制过程，会发现它就是按照4张分别进行的，如下图：

2 重采样走样

关于这个其实就是Games202作业1的内容了，我在GAMES202作业1-实现过程详细步骤中也详细说明了PCF和PCSS是如何实现的，展示了过程，这里我不再赘述~

Unity中的阴影类型

用户是可以通过选择Light组建的Shadow Type来选择阴影的Hard/Soft。

至于Unity中具体是如何实现的，打算去学校图书馆借来《Unity 3D 内建着色器源码剖析》那本书看看，后期肯定对管线搭建的学习有所帮助，这里就不再说了。

最后我只想说，阴影这里只学到PCF和PCSS是远远不够的。因为Unity已经给我们把关键的东西都写好了，内置着色器往往帮了一个大忙。网上也有很多大佬抛弃Unity自己搭建一个阴影系统，例如实时渲染-阴影渲染实现（Unity）等等，后期我也会尝试srp管线的搭建，那时一定会重新捡起来阴影这部分继续深入学习。

【Unity Shader】Unity中阴影走样的解决方案相关推荐

2d shader unity 阴影_【Unity Shader】平面阴影（Planar Shadow）
来介绍一种适用于移动平台的高性能实时阴影解决方案--平面阴影(Planar Shadow). 由于Unity内置的实时阴影实现方式是屏幕空间阴影贴图(Screen Space Shadow Map)非 ...
关于Unity 3D 运行中崩溃的案例解决方案
Unity3D生成日志的路径是: C:\User\Administrator\Local Settings\Application Data\Unity\Editor 找到Editor.log 下面是 ...
Unity Shader 麻将平面阴影高光
做了一个麻将高光和阴影的材质,第一个shader,纪念一下~直接贴代码 // 高光在第一个pass,阴影在第二个pass // Upgrade NOTE: replaced '_Object2Worl ...
unity shader实现中枪散红效果，（参考别人算法）
法向量的确很神奇 !! Shader "Custom/RedBound2" { Properties { _MainTex ("Base (RGB ...
Unity Shader:Unity网格(1)---顶点，三角形朝向，法线，uv，以及双面渲染三角形
1,顶点顶点是网格最基础的组成部分,可通过mesh.vertices获取和赋值.mesh.vertices是一个Vector3的数组,每个Vector3代表了此顶点在世界空间中的位置每个Vector ...
Unity Shader unity文档学习笔记(十七)：径向模糊实现类似冲锋时的速度感
实现思路:离中心点越远的像素模糊效果越明显 UV偏移的量越大 shader // Upgrade NOTE: replaced 'mul(UNITY_MATRIX_MVP,*)' with 'Uni ...
Unity Shader unity文档学习笔记(十一)：战争迷雾核心算法
核心算法非常简单主要就是把一个点的世界坐标转换到贴图的UV坐标给整个场景一个大的plane 加上写的shader 摄像机位置调成plane的正上方 Shader "Unlit/FogR ...
Unity Shader - 放大镜
前言今天闲来无事,实现了一个简单的放大镜特效. 效果图如下: 思路思路其实很简单,大致分为两个步骤: 先实现整体放大效果: 最后在一定范围内放大(这里是圆) 既然是放大镜,那也就是对图像的处理, ...
Unity Shader - 模仿RenderImage制作全屏Quad，可以制作自定义后处理的流程
文章目录先尝试GL类来制作 Shader CSharp 画个三角型画个全屏的Quad 发现GL没有RenderTarget之类的使用CommandBuffer来绘制全屏的Quad GL渲染到目标 ...

【Unity Shader】Unity中阴影走样的解决方案