Shadow Map ———— PCSS（percentage-closer Soft Shadow）

最新推荐文章于 2024-07-14 18:48:38 发布
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/kevin_dust/article/details/51903101
PCSS（Percentage-Closer Soft Shadow）是一种改进的阴影映射技术，旨在解决传统PCF算法采样消耗大和半影不逼真的问题。PCSS通过动态计算采样范围和剔除非阴影点来提高效率和真实性。算法包括：渲染shadow map、Z预pass、渲染场景以及进行PCSS和PCF采样。此外，还涉及到深度偏移（Depth Bias）问题的解决，以防止阴影边缘的错误采样。

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 Shadow Map  ———— PCSS（percentage-closer Soft Shadow）
 
1、PCSS解决了什么问题
传统的PCF每一次采样过滤耗费很大（每次都要遍历附近的几个点，虽然用了泊松分布，但还是不可避免），PCSS算法基本解决了该问题（通过动态计算采样范围，使用FindBlocker剔除非阴影点）
传统的PCF半影不够逼真…PCSS算法通过计算准确的半影范围解决了

4、PCSS的有关你资料：
http://www.cg.tuwien.ac.at/research/publications/2013/SCHWAERZLER-2013-FPCSS/SCHWAERZLER-2013-FPCSS-draft.pdf
http://developer.download.nvidia.com/presentations/2008/GDC/GDC08_SoftShadowMapping.pdf
http://developer.download.nvidia.com/SDK/10.5/direct3d/Source/PercentageCloserSoftShadows/doc/PercentageCloserSoftShadows.pdf
http://developer.download.nvidia.com/shaderlibrary/docs/shadow_PCSS.pdf
http://developer.download.nvidia.com/whitepapers/2008/PCSS_Integration.pdf
https://developer.nvidia.com/gameworks-directx-samples（本文参照的DEMO，soft shadow）
 

PCSS算法解释：
 

第一步渲染shadowmap

Z_VSOut LightRender_VS ( Geometry_VSIn IN )
{
Z_VSOut OUT;
float4 WorldPos = mul(IN.Pos, g_world);
OUT.HPosition = mul(WorldPos, g_lightViewProj);
return OUT;
}

 
第二步、ZPrePass，减少多余的绘制
Geometry_VSOut EyeRender_VS (Geometry_VSIn I

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kevin_dust
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07-14 5599
Shadow Map ———— PCF（percentage-closer filtering） 图片稍后补上1、PCF解决了什么问题 SSM生成的阴影会出现锯齿（shadow map的精度问题），没有AA。PCF实现了对shadowmap的AA2、PCF如何实现AA 解决锯齿问题的方法有好多，其中最简单的就是在锯齿附近添加黑白之间的灰色，PCF就是实现了这一种方法。 在SSM算法中，物
高质量实时渲染课程笔记（三）— 实时阴影渲染1（Shadow Mapping、PCF、PCSS）
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阴影是怎么产生的，如何渲染出阴影 Shadow Mapping 假设要渲染以下场景 渲染场景2次： 1.第一次，产生一个shadow map，shadow map描述光源能照到的着色点. 2.从眼睛出发，使用第一次渲染shadow map，看某个点是否在阴影里. 第二个pass中，我们渲染一个结果，比较深度。 好处：不再需要知道场景的几何信息 坏处：走样和锯齿 Shadow Mapping 的问题 问题一：渲染结果自遮挡 原因：我们对每一个场景的像素的深度，这个值是固定的。Shadow Map记录
使用PCSS实现的实时阴影效果
code_garden
12-02 646
PCSS的技术可以使得阴影呈现出近硬远软的效果，并且能够实时实现。其核心理念是通过模拟光源的面积来产生更自然、更柔和的阴影边缘。
GAMES202 PCSS软阴影算法细节解析
聚焦游戏和图形引擎开发技术
02-09 1991
在LearnOpenGL框架的基础上实现了一遍GAMES202的PCF+PCSS软阴影，之前学习GAMES202时一些没弄清楚的问题顺便搞清楚了。注：本文中代码和shader均在笔者中实现，因此有一些细节可能和GAMES202作业框架不一致，且对202框架中的一些错误进行了修正。
shadow map 纹理阴影
12-11
- **过滤技术**：为了消除阴影边缘的锯齿，可以使用PCF或其他过滤方法，比如 Percentage-Closer Soft Shadows (PCSS)。 - **多级阴影贴图（Mipmapping）**：对于远距离的物体，使用低精度的深度信息可以提高效率。 ...
webgl通过PCSS生成软阴影
lizhan804311239的博客
07-14 513
PCSS（Percentage-Closer Soft Shadows）则通过模拟阴影边缘的模糊效果，生成更加逼真的软阴影，与PCF不同之处是：PCF（Percentage-Closer Filtering）通过对深度比较结果进行平均处理。PCSS是在PCF的基础上做进一步改进了阴影边缘的柔和度，使得阴影效果更加逼真。我们看到，尽管PCSS产生的阴影的效果更加真实，但是片元着色器中又增加找遮挡物的操作，这进一步增加了性能的开销，不过现在的GPU的性能都比较强，牺牲一点性能，增加真实感还是比较可行的。
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本文简单介绍一下Percentage Closer Soft Shadow的原理，由于本人对于这个东西理解很浅，所以有些想法可能是不成熟的。 谈到PCSS，首先我们要介绍一下PCF(Percentage Closer Filtering)，最早在1987年就被人提出的一种过虑算法，当时作者的初衷是用这种算法来改变Shadow Map的走样问题。 我把SDK中的Shadow Map简单改了一下，生成了上面两幅图片。左边的渲染图是经过PCF处理的，而右边是最普通的shadow map算法（
PCSS4.1.6.rar
05-21
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UnityPCSS, 在Unity中，Nvidia软阴影算法的实现 UnityPCSSfram中实现的nvidia软阴影算法的。描述""或者或或者"百分比更近软阴影"是Nvidia在 2005年发明的一种阴影采样算法( 原始白皮书) 。) 。 目的是模拟一个更真实的衰减，它的中阴影会逐渐软化接收器从
实时阴影技术（Shadow Mapping）
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01-18 3044
额外设置一个摄像机在光源位置（Light Camera，光源摄像机），并且朝光照方向看去。用一张 Texture（称为 阴影贴图 Shadow Map）来记录 Light Camera所看到的像素深度（每个像素位置只记录所见最近深度，而不用做别的 shading 计算）来作为遮挡深度。1.2 渲染 Pass主摄像机需要渲染屏幕每个像素时，该像素对应的世界坐标进行 Light Camera 的MVP变换后能得到在 Light Camera屏幕空间中的对应位置 shadowCoord(x’,y’,z’)
Vulkan_PCSS软阴影
qq_35312463的博客
06-05 2004
本文简述实现，具体步骤原理可查看闫大神高质量实时渲染。 一、PCSS简介 1.1 PCF 百分比渐近过滤(PCF)是一个简单，常见的进行阴影边缘反走的技术。它通过在片段周围进行采样，然后计算样本比片段的更接近光源的比例，使用这个比例对散射光和镜面光成分进行缩放，然后对片段进行着色。使用这一技术后，阴影边缘看上去进行了模糊一样。 但对于较大物体的内部的采样是一个较大的浪费，我们并无法只针对物体边界进行采样，所以在性能是具有很大的瓶颈。 1.2 PCSS pcss是距离相关的， 它通过搜索阴影贴图上的附近区域
算法复现：OpenGL-ShadowMap/PCSS/CSM
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03-19 2042
前记：这篇文章将会实现普通的ShadowMap --- PCSS(Percentage-Closer Soft Shadows) --- CSM (Cascaded Shadow Maps) 学不可以已-----------------------------博主：MX 常规ShadowMap实现： 问题： Shadow Acne(自重叠)：
Games202，作业1(QT下实现PCSS)
Elsa的迷弟
07-27 1361
但噪点在当前并不是一个很大的问题，因为在之后会接触时序降噪，空间降噪等，早申不会是很大的问题。由于我们的采样方式使用了矩形区域采样，因此当阴影重叠较大时，会出现如下情况。在PCSS中计算中，第一步计算平均遮挡物深度也需要用到低通采样。该shader只计算了平行光的阴影，对于点光源并未处理阴影。可以看出在脚附近的阴影为硬阴影，而头部附近的阴影为软阴影。当滤波为20时，当光线处于一定角度，地面出现黑色线条。该泊松采样方式如下，初始弧度为随机数，⚪半径为1.20x20采样数20（还好）20采样数（有噪点）....
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图形 4.3 实时阴影简介
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07-16 1961
这里是引用 https://blog.youkuaiyun.com/kevin_dust/article/details/51903101 http://developer.download.nvidia.com/whitepapers/2008/PCSS_Integration.pdf 相当于抄的第二个引用
UNITY SHADOWmap
最新发布
01-21
### Unity 中 Shadowmap 的使用方法 在 Unity 中，Shadowmap 是用于计算场景中对象是否处于光源投射的阴影中的重要工具。通过预先渲染深度信息到纹理（即 Shadowmap），可以在后续光照计算阶段高效判断片段点是否位于阴影区域。 #### 启用和配置 Shadowmap 为了启用 Shadowmap 功能，在项目设置或灯光组件属性面板内调整相应选项： - **Quality Settings**: 设置全局质量等级来控制阴影分辨率和其他参数。 - **Light Component**: 对特定光源开启 `Use Shadows` 并指定阴影类型 (Hard 或 Soft)[^1]。 ```csharp // C# 脚本示例：动态修改灯光的阴影属性 using UnityEngine; public class LightController : MonoBehaviour { public void ToggleShadows(bool enable) { GetComponent<Light>().shadows = enable ? LightShadows.Soft : LightShadows.None; } } ``` #### 自定义阴影效果 对于更复杂的阴影需求，可以通过自定义着色器进一步优化阴影表现。例如应用软阴影效果或者调节边缘过渡平滑度等特性[^3]。 ```hlsl Shader "Custom/SoftShadow" { Properties { ... } // 定义材质属性 SubShader { Tags {"RenderType"="Opaque"} Pass { Name "FORWARD" CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag sampler2D _CameraDepthTexture; // 获取相机深度贴图 float4 CalculateShadow(float4 worldPos, float3 lightDir) { // 实现百分比接近滤波(PCSS)，模拟柔和阴影 ... return finalColor; } ENDCG } } FallBack "Diffuse" } ``` #### 解决常见问题 当遇到与 Shadowmap 相关的问题时，可以尝试以下几种方案来进行排查和修复： - **剪裁面不匹配**：确保摄像机近远平面合理设定，防止过早剔除潜在可见几何体； - **精度不足引起伪影**：适当提高阴影映射纹理大小，减少因浮点数舍入造成的误差； - **性能瓶颈**：降低不必要的高分辨率阴影绘制频率，利用级联阴影地图(CSMs)分层管理不同距离范围内的细节程度；
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