如何实现更真实的软阴影效果

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现实中，在地面上的人影往往因为被投射的物体是粗糙不光滑的，所以影子的轮廓也是有些模模糊糊，没那么棱角分明。在最新的游戏项目中，美术提出我们应该也做一个更柔和、更真实的实时阴影（本文中提到的阴影都是投射在其他物体上的影子，区分于自身的阴影）。

对于这个需求，并没有自造车轮，而是找了一个很好的轮子让它转了起来，我们可以先看一下目前我们项目中影子的效果：

PK沙滩1中主角与小怪带着柔和的实时影子

其实Unity本身自带了Soft Shadow的选项，但是有些缺点（下文会具体比较说明）。在我们的工程里，选用的是NyanHoon Games的「Dynamic Shadow Projector」
官网：http://nyahoon.com/products/dynamic-shadow-projector，在Asset Store就有，免费下载。

这里将这个插件的软阴影与Unity自带的软阴影做一些比较。本篇文章所有测试的条件如下：手机为OPPO A37m（CPU：1.5Hz，内存：2GB，GPU：Mali-T860），目前是一款中低档的手机；场景中放置共13个人物模型；使用白色Directional Light；如无特殊说明，截图和数据皆来自手机。

一、Unity自带Soft Shadow的情况

参数：
参考我们现在的项目，Directional Light，选择Soft Shadow，Quality Settings中的Shadow设置为High Resolution， 70 ～20， Two Cascades。有一个选项，Shadow Projection，它对于影子的质量影响很大（官方说明：平行光投射阴影有2种方式：Close Fit渲染较高分辨率的阴影，但是如果相机移动时，有时阴影会轻微摆动。Stable Fit渲染的阴影分辨率较低，不过相机移动时不会发生摆动。）

真机情况：

左侧为Unity自带Stable Fit真机表现，右侧为Close Fit真机表现

最开始我尝试的是Stable Fit选项，出来的效果不忍直视（左图）。换成Close Fit后，锯齿问题相当明显的被改善了，但这样造成的问题是性能开销上大幅度的上升。仅从SnapGragon的CPU利用率来看，从比较稳定的40%，增长到了60%左右，而且十分不稳定，有时甚至会跳到70%。

Stable Fit的SnapGragon截图
Close Fit的SnapGragon截图

二、使用Dynamic Shadow Projector 且不开启任何Blur或重采样选项的情况

左侧为插件512分辨率，右侧为1024分辨率

第二组以及下面的第三组测试，都是同时处理区域范围内所有的人物（13个模型），将其渲染到同一张Texture上进行处理。本组实验使用了插件，但是并没有开启附加功能，例如Blur或Mipmap。

上图左侧是分辨率512，右侧是1024，我们目前的项目里用的就是1024的分辨率。可以看到锯齿情况有所改善，但如图所见，依旧有着明显的锯齿，因此个人认为单纯提高分辨率意义不大。不过性能上，真机的CPU利用率，512的为44%左右，1024为53%左右，增长都不多。下图是1024的SnapDragon截图。

插件1024分辨率的SnapGragon截图

三、Dynamic Shadow Projector开Blur的情况

第一张手机截图是512分辨率开Blur，第二张为1024的Blur效果。1024的情况下，影子会多很多细节，但是若追求的是比较模糊的软边影子。其实512的就足够好了。对比第一组的Unity自带软阴影可以感觉到，Unity的Soft Shadow真的是一点都不Soft。

再比较一下性能。可以看到512的时候开了Blur，CPU占用率也是44%左右没什么太多。但是1024的时候CPU性能一下子升到了70%，不过跟Unity的SoftShadow的Close Fit形态比，也就多了10%。

分别为插件512分辨率开Blur，和1024分辨率开Blur的真机效果
插件512分辨率开Blur的SnapGragon截图
插件1024分辨率开Blur的SnapGragon截图

这个插件的Blur选项主要是多做了一步Graphics.Blit。针对这个函数，在Profiler上查看了一下手机GPU的情况。可以注意到从10%占用率，4ms左右增长到了24%占用率，13ms左右。

上下两张分别为插件在512分辨率和1024分辨率开Blur时，Blit函数的真机GPU使用情况

这里附上一下改变了光照颜色后的效果：

左右图分别为Unity自带软阴影与插件512分辨率开Blur时，在黄色Directional Light下的效果。可以感觉到，右侧插件带着Blur的效果，软边将光照的颜色很好的融合在了一起，非常的自然，而Unity的自带阴影可以说完全没有融合环境光。

小结

横向对比以上测试结果，在同为较低损耗的分辨率下，插件+Blur的效果很理想地达到了美术期望的软边阴影效果；高分辨率情况下，Unity自带阴影的锯齿很小，但几乎感受不到边缘的“软”，而插件+Blur，有软边有细节，当然性能略耗。

PS. 针对有性能损耗的blit函数，也可以尝试改写Blur的方式来提高性能。

文末，再次感谢Luisa的分享，如果您有任何独到的见解或者发现也欢迎联系我们，一起探讨。（QQ群：465082844）。
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