(转)阴影锥(Shadow Volume)

转自:http://blog.csdn.net/zjull/article/details/11819923

Shadow Map和Shadow Volume是当今比较流行的实时阴影渲染方法,跟Shadow Map相比,Shadow Volume最大的优点是没有阴影锯齿问题,但由于它是基于几何的方法,每帧都有可能要构造和渲染阴影锥,而且有些工作必须由CPU完成,使得它在效率上没有Shadow Map高,因为其计算都是在GPU端完成的;不过对于室内场景或者objects不多的室外场景,Shadow Volume仍有用武之地,阴影锥的实现有多种算法,而且可以做比较多种优化,这里学习一下Z-PASS和Z-FAIL算法,它们都是multipass的,暂时没考虑优化问题。

Z-PASS算法

pass1:打开depth test,按正常方式渲染整个场景,得到depth map。

pass2:打开stencil test,关掉z writing和color buffer writing,渲染shadow volumes;设置stencil test always pass,对于front faces,若z test pass,则stencil value +1,若z test fail,则不更新stencil value;对于back faces,若z test pass,则stencil value -1。

pass3:pass2完成之后,stencil buffer中value不为0的像素就处于阴影区域,据此绘制阴影效果即可。

图1:Z-PASS算法

Z-PASS算法在视点位于阴影锥内或者跟近裁剪面相交时,会得到错误的stencil values,如下图所示:

图2:Z-PASS算法失效的情况

Z-FAIL算法

Z-FAIL算法是 John Carmack,Bill Bilodeau 和 Mike Songy 各自独立发明的,其目的就是解决视点进入 shadow volume 后 Z-PASS 算法失效的问题;

pass1:跟Z-PASS算法一样

pass2:打开stencil test,关掉z writing和color buffer writing,渲染shadow volumes;设置stencil test always pass,对于front faces,若z test fail,则stencil value -1,若z test pass,则不更新stencil value;对于back faces,若z test fail,则stencil value +1。

pass3:跟Z-PASS一样

如图3所示,Z-FAIL算法不论视点位于阴影锥外面,里外还是近裁剪面与阴影锥相交,都可以正确得到stencil values。

图3:Z-FAIL算法

Z-FAIL要求Shadow Volume必须是闭合的,图4左将得到错误的stencil values,加上阴影锥caps(图4右)可以纠正。

图4:Z-FAIL算法的失效场景以及补救措施

阴影锥实现(Z-PASS)

Shadow Map与Shadow Volume的比较

Shadow Map的优势:

实现简单,不需要任何几何计算,shadow map可以完全由GPU生成。

不需要模板缓存,只需要为每个光源保存一张shadow map,没有缓存高填充率问题。

Shadow Map的劣势:

在阴影边缘容易形成锯齿,降低了阴影质量,特别在光源离阴影投射体很远的时候更明显。

对于每个光源,场景都需要渲染一次以得到shadow map,对于点光源,需要做更多的工作。

Shadow Volume的优势:

可获得高质量的阴影效果,没有阴影边缘锯齿问题;

能方便处理聚光照,方向光等多种光源。

Shadow Volume的劣势:

当光源或者投射物体的几何信息发生变化时,阴影锥都需要重新计算,占据比较多的CPU时间;

对几何体的拓扑有要求,即几何体必须是闭合的;

需要模板缓存,不优化的情况下存在高填充率问题,常见的优化方法有:有限阴影锥(Finite Volumes)、XY裁剪(XY Clipping)、Z限定(Z-Bounds);

无法处理具有透明材质物体的阴影投射,如公告板,粒子系统,树叶,grass等;

要求场景中的所有物体都接收投射的阴影,即使接收不到的情况下。

参考链接

http://http.developer.nvidia.com/GPUGems/gpugems_ch09.html

http://blog.donews.com/yyh/archive/2005/05/19/387143.aspx

2
时间: 2024-10-29 19:09:05

(转)阴影锥(Shadow Volume)的相关文章

ZFXEngine开发笔记之Shadow Volume

作者:i_dovelemon 来源:CSDN 日期:2014 / 10 / 20 主题: Shadow Volume 引言 游戏中,往往有很多的光影效果.想要营造出很好的光影效果,物体在光源照射下的阴影就必不可少.本节内容就向大家讲述如何构建阴影. Shadow Volume 构建阴影的方法有很多,常用的两种方法是Shadow Volume和Shadow mapping.本片博文将向大家讲述使用Shadow Volume来构建阴影的方法. Shadow Volume的算法是由Frank Crow

(转)Shadow Map & Shadow Volume

转自:http://blog.csdn.net/hippig/article/details/7858574 shadow volume 这个术语几乎是随着 DOOM3 的发布而成为FPS 玩家和图形学爱好者谈论的对象的.虽然这个游戏还没有上市,但是凭借 John Carmack 的传奇经历以及 DOOM3发布的一些让人惊讶的预览图片,我们仍然有理由认为它将会是 2004 年最热门的 FPS 游戏之一. id software向来都不吝惜为了达到最好的图像效果而使用最先进的渲染技术,这曾经使得玩

Shadow Volume( 阴影体)渲染技术的实现细节及感受(一)之 阴影体生成

首先贴一个链接,该链接内有大量基于OpenGL的渲染技术教程和Code Sample,本文基本上在其Tutorial 40的基础上进行了翻译,并加入了部分自己的理解.原文在此: http://ogldev.atspace.co.uk/index.html Shadow Volume,即阴影体技术.是CG中非常常见的阴影渲染技术.在自己动手实现之前,也看了好多原理上的东西.但是纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行啊! 以此文记录下Shadow Volume实现过程中的种种. 简单地讲,光线照射空间几何物

OpenGL 阴影之Shadow Mapping和Shadow Volumes

先说下开发环境.VS2013,C++空项目,引用glut,glew.glut包含基本窗口操作,免去我们自己新建win32窗口一些操作.glew使我们能使用最新opengl的API,因winodw本身只包含opengl 1.1版本的API,根本是不能用的. 其中矩阵计算采用gitHub项目openvr中的三份文件, Vectors.h ,Matrices.h, Matrices.cpp,分别是矢量与点类,矩阵类,我们需要的一些操作,矢量的叉乘和点乘,矩阵转置,矩阵的逆,矩阵与矢量相剩等. 这里主要

OpenGL阴影,Shadow Mapping(附源程序)

实验平台:Win7,VS2010 先上结果截图(文章最后下载程序,解压后直接运行BIN文件夹下的EXE程序): 本文描述图形学的两个最常用的阴影技术之一,Shadow Mapping方法(另一种是Shadow Volumes方法).在讲解Shadow Mapping基本原理及其基本算法的OpenGL实现之后,将继续深入分析解决几个实际问题,包括如何处理全方向点光源.多个光源.平行光.最近还有可能写一篇Shadow Volumes的博文(目前已经将基本理论弄清楚了),在那里,将对Shadow Ma

(转)unity中基于alpha通道的shadow volume实现

转自:http://blog.163.com/wmk_2000_ren/blog/static/138846192201019114117466/ 实现呢,Aras大神已经给出了, http://forum.unity3d.com/threads/shadow-volumes-in-unity-on-the-wiki.9452/ http://wiki.unity3d.com/index.php/Shadow_Volumes_in_Alpha 原理也有现成的论文解释清楚了.不能上谷歌,链接后面补

Unreal引擎术语表

转载自UDN: ‍Actor - 一个可以放置在世界中或者在世界中产生的对象.这包括类似于Players(玩家).Weapons(武器). Trash.StaticMeshes(静态网格物体).Emitters(编辑器). Infos以及 Sounds(声效)等. ActorX - 是一个导出插件,它可以把骨架网格物体和动画导入到一个可以导入到虚幻引擎中的文件内.要想获得关于 ActorX 插件的更多信息包括下载,请参照ActorX页面. Additive BSP(添加型BSP) - 添加到挖空

Shadow Map阴影贴图技术之探 【转】

这两天勉勉强强把一个shadowmap的demo做出来了.参考资料多,苦头可不少.Shadow Map技术是目前与Shadow Volume技术并行的传统阴影渲染技术,而且在游戏领域可谓占很大优势.本篇是第一辑.——ZwqXin.comShadow Map的原理很简单,但是实现起来到处是雷.当然这只是我的体会.恩,不过就是“从光源处看场景,那些看不见的区域全部都该是阴影”.很容易看出,与针对 特定模型的Shadow Volume不同,Shadow Map是针对场景的.这就是说,对一个光源应用一次

转:体积阴影(Shadow Volumes)生成算法

下面以最快的速度简单谈谈阴影生成技术,目前普遍采用的一般有三种:Planar Shadow.Shadow Mapping和Shadow Volume,前者类似投影,计算最简单,缺点只能绘制抛射在平面上的阴影:Shadow mapping利用站在光源处所沿光源法线看去所生成的深度图来检测场景中的体象素是否处于阴影中,缺点是光源与物体位置相对固定.且在极端情况下计算精度差,不太适合精确到象素的动态光阴场合:Shadow Volume是目前最适合精确表现动态光阴场景的技术,适用性最广,其典型的适用范例