從shader說Unity陰影的實現(xiàn)理念

這篇文章并不是談代碼里怎么實現(xiàn),而是陰影效果的實現(xiàn)理念枉氮。先有概念上的理解志衍,才有代碼的實現(xiàn)。

現(xiàn)實里聊替,陰影是怎么出來的楼肪?是光朝某個方向照射,有一部分照在了前面的物體上惹悄,造成在后面的物體上亮度出現(xiàn)差別春叫。亮度低的地方就被我們認作是陰影。

可以說沒有陰影這回事泣港,只有光暂殖,只要物體表面的光是正確的,那么陰影就自然出來了当纱。

在剛開始接觸3D世界里的陰影的時候呛每,我在想,光照不是已經算出來來了嗎坡氯?那么陰影應該自動出現(xiàn)了晨横。可實際上在Unity里計算物體的光照時箫柳,我們是認為光能夠照到任何地方的手形。比如漫反射:

fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * saturate(dot(lightDir, i.worldNormal)) * albedo;

這里的_LightColor0是光照,我們并沒有做任何的判斷悯恍,何時_LightColor0有何時沒有库糠,拿來就用。

如果要按照現(xiàn)實同樣的邏輯來計算陰影涮毫,那么就要判斷光照何時沒有曼玩,也就是在當前的基礎上做減法鳞骤。但實際并不是這么做,而是做加法黍判。

理念1: 把陰影看做是一種特殊的光豫尽,在原來的物體表面覆蓋上去。

如果你用電腦畫過畫就會很容易理解顷帖,在畫圖時給一個部分加陰影的做法是:新開一個圖層美旧,放在原色圖層的上面,然后設置成正片疊底的模式贬墩,在這個圖層用灰色畫就可以達到陰影的效果榴嗅。正片疊底其實就是顏色疊加陶舞,在一個顏色上面疊加灰色嗽测,原顏色性質保持,就是變暗了肿孵,跟陰影效果符合停做。

用代碼解釋:

color x = (a,b,c);    //rgb分量分別是a b c
color shadow = (0.9, 0.9, 0.9);   //灰色作陰影,每個通道值是在[0,1]
color y = x * shadow = (a * 0.9, b * 0.9 , c * 0.9);  //顏色混合效果就是各通道分量相乘

這樣做剩下的問題就是找到那些地方有陰影這種特殊的光,在計算物體顏色的時候舅巷,做一個乘法就搞定了河咽。

哪些地方有陰影呢库北?先看一束光爬舰,假設位置A和B在同一束光里,那么誰在后面誰就有陰影寒瓦∏橐伲可以想象一下烤串的樣子,只有第一個有光杂腰,后面的都在陰影里垃你。

所以,如果我可以建立一個數(shù)據(jù)表,把一個光源所有方向第一個被照到的位置記錄下來惜颇。那么對于新的位置A皆刺,就在這個數(shù)據(jù)表里找到同一束光第一個位置B,如果A比B近一些凌摄,那么A就變成了這束光第一個被照到的地方羡蛾,且A就沒陰影,反之就有A就在陰影里锨亏。

對于一個光源來說痴怨,我只要維持一個這樣的數(shù)據(jù)表,就可以把陰影的問題搞定了器予,這個數(shù)據(jù)表就是陰影映射紋理浪藻。紋理這類東西,就是你給一個xy坐標乾翔,它返回給你一個特定的值爱葵,在這里,這個xy坐標就是用來定位這束光的坐標反浓,而返回的值就是陰影的顏色萌丈,如 (0.9, 0.9, 0.9)。

這個邏輯其實跟深度紋理是類似的勾习。

理念2:使用陰影映射紋理

那么問題就轉化成了如何定位一束光浓瞪?
解決方案就是建立一個光源自身的坐標體系(即光源空間)懈玻,而這個坐標系的xy位置就是用來定位每一束光的巧婶。

關于光源空間怎么定義的,下面是我的猜測涂乌。

比如對于平行光艺栈,平行光沒有光源位置概念,只有方向湾盒。那么我把光照射方向作為Z軸湿右,與光照射方向垂直的面設為xy軸平面。那么是不是xy值就可以定位一束光的呢罚勾?我覺得是的毅人。兩個點如果xy值一樣,那么他們肯定在同一束光里尖殃,因為Z軸方向就是光的方向丈莺。

對于點光源,光是球形的發(fā)散出去的送丰。光的方向是變化的缔俄,那么xy軸該怎么搞?在3D圖形空間變換里有一部分,是把頂點從相機空間轉變到裁剪空間里去俐载,也就是把照相機的那個有視錐體轉變成xyz都是[-1,1]范圍的一個立方體蟹略。那么光源這里可以同樣采用這種變換手段,只是這時是360度的視角遏佣。

發(fā)散一下挖炬,假如光會拐彎,那么xy平面就取垂直于光線的一個平面贼急,這個平面可能是一個凹凸不平的面茅茂,把這個不平的面展開成平面就好了,就跟不平的模型表面的紋理坐標一樣太抓。這樣的截面只需要一個就可以空闲,比如就取包含光源本身的那么面。

對于一個點A走敌,如果不在這個截面里碴倾,就可以沿著光線的回流,直到找到同一束光線上的xy截面的點B掉丽,這個點B和A具有相同的xy值跌榔。

(突然隱約想到流體分析里是不是用了這樣的想法。)

理念3:建立光源空間里定位每一束光捶障。
最后編輯于
?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末僧须,一起剝皮案震驚了整個濱河市,隨后出現(xiàn)的幾起案子项炼,更是在濱河造成了極大的恐慌担平,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 212,454評論 6 493
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件锭部,死亡現(xiàn)場離奇詭異暂论,居然都是意外死亡,警方通過查閱死者的電腦和手機拌禾,發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 90,553評論 3 385
  • 文/潘曉璐 我一進店門取胎,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來,“玉大人湃窍,你說我怎么就攤上這事闻蛀。” “怎么了您市?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 157,921評論 0 348
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵觉痛,是天一觀的道長。 經常有香客問我墨坚,道長秧饮,這世上最難降的妖魔是什么映挂? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 56,648評論 1 284
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮盗尸,結果婚禮上柑船,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己泼各,他們只是感情好鞍时,可當我...
    茶點故事閱讀 65,770評論 6 386
  • 文/花漫 我一把揭開白布。 她就那樣靜靜地躺著扣蜻,像睡著了一般逆巍。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上莽使,一...
    開封第一講書人閱讀 49,950評論 1 291
  • 那天锐极,我揣著相機與錄音,去河邊找鬼芳肌。 笑死灵再,一個胖子當著我的面吹牛,可吹牛的內容都是我干的亿笤。 我是一名探鬼主播翎迁,決...
    沈念sama閱讀 39,090評論 3 410
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼净薛!你這毒婦竟也來了汪榔?” 一聲冷哼從身側響起,我...
    開封第一講書人閱讀 37,817評論 0 268
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤肃拜,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎痴腌,沒想到半個月后,有當?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體爆班,經...
    沈念sama閱讀 44,275評論 1 303
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡衷掷,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 36,592評論 2 327
  • 正文 我和宋清朗相戀三年辱姨,在試婚紗的時候發(fā)現(xiàn)自己被綠了柿菩。 大學時的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點故事閱讀 38,724評論 1 341
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡雨涛,死狀恐怖枢舶,靈堂內的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情替久,我是刑警寧澤凉泄,帶...
    沈念sama閱讀 34,409評論 4 333
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站蚯根,受9級特大地震影響后众,放射性物質發(fā)生泄漏。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環(huán)境...
    茶點故事閱讀 40,052評論 3 316
  • 文/蒙蒙 一蒂誉、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望教藻。 院中可真熱鬧,春花似錦右锨、人聲如沸括堤。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 30,815評論 0 21
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽悄窃。三九已至,卻和暖如春蹂窖,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間轧抗,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 32,043評論 1 266
  • 我被黑心中介騙來泰國打工瞬测, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留鸦致,地道東北人。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 46,503評論 2 361
  • 正文 我出身青樓涣楷,卻偏偏與公主長得像分唾,于是被迫代替她去往敵國和親。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子狮斗,可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 43,627評論 2 350

推薦閱讀更多精彩內容