3) 定义并生成Shadow Map纹理
1 texture2D Lamp0ShadowMapColor : RENDERCOLORTARGET
2 <
3 float2 ViewPortRatio = {1.0,1.0};
4 int MipLevels = 1;
5 string Format = "A8R8G8B8" ;
6 >;
7
8 sampler2D Lamp0ShadowMapSampler = sampler_state {
9 Texture = <Lamp0ShadowMapColor>;
10 FILTER = MIN_MAG_MIP_LINEAR;
11 AddressU = Clamp;
12 AddressV = Clamp;
13 };
第3行的作用是使生成的Shadaow Map纹理大小与渲染窗口自动保持一致,这样可以很方便地观察到Shadow Map纹理大小改变时,对最终生成的阴影效果的影响。
1 float4x4 matWorld : World;
2 float4x4 matView : View;
3 float4x4 matProject : Projection;
4
5 struct SourceData
6 {
7 float3 pos3 : POSITION;
8 float4 n : NORMAL;
9 };
10
11 struct VertexOutput
12 {
13 float4 pos4 : POSITION;
14
15 float4 rpos4 : TEXCOORD3;
16 float4 n : NORMAL;
17
18 float4 lpos4 : TEXCOORD2;
19 float4 ldirt4 : TEXCOORD6;
20 float4 uvd : TEXCOORD5;
21 };
22
23 static float4x4 matLightView = LightViewMat(Lamp0Point, Lamp0LookAt);
24 static float4x4 matLightProj = LightProjcetMat();
25
26 VertexOutput makeShadowVS(SourceData vData)
27 {
28 VertexOutput vOut = (VertexOutput)0;
29
30 float4x4 matTmp = mul(matWorld, matLightView);
31 matTmp = mul(matTmp, matLightProj);
32
33
34 float4 coordCVV = mul(float4(vData.pos3.xyz, 1.0f), matTmp);
35
36 float4 m = 1/coordCVV.w;
37
38 vOut.pos4.xyz = m*coordCVV.xyz;
39 vOut.pos4.w = 1.0f;
40
41 vOut.lpos4 = vOut.pos4;
42 vOut.lpos4.z *= fat;
43
44 return vOut;
45 }
46
47 float4 makeShadowPS(VertexOutput In) : COLOR
48 {
49 return float4(In.lpos4.z, 0, 0, 1);
50 }
在生成纹理时,将Z-Buffer Test 设为Enable状态,这样就可以保证纹理中保存的深度值始终是离光源最近的那个点的。另外,可以修改上段代码第5行的纹理像素格式,就能方便地得到更精确的深度值。
4) 使用Shadow Map纹理生成阴影
以图一为例,直观来看,生成阴影前应该先将相应观察平面S上的像素对应的空间点(如b'对应的b)的位置计算出来,再用之前生成的Light Space的matLightView和matLightProj把点b投射到平面H上。这样就需要进行从b'到b的变换,很显然观察窗口S的透视矩阵的逆矩阵是存在的。但实际上还有更简易的做法:
1 VertexOutput useShadowVS(SourceData vData)
2 {
3 VertexOutput v = (VertexOutput)0;
4 v.pos4 = mul(float4(vData.pos3, 1.0f), matWorldViewProj);
5
6
7 v.n = mul(float4(vData.n.xyz, 0.0f), matWorld);
8 v.n = normalize(v.n);
9 v.rpos4 = mul(float4(vData.pos3, 1.0f), matWorld);
10
11 float3 vLightDirect = Lamp0Point - v.rpos4.xyz;
12 vLightDirect = normalize(vLightDirect);
13 v.ldirt4 = float4(vLightDirect, 0.0f);
14
15 float4x4 matTmp = mul(matWorld, matLightView);
16 matTmp = mul(matTmp, matLightProj);
17
18 float4 lightCVV = mul(float4(vData.pos3, 1.0f), matTmp);
19 lightCVV.z -= 0.1f;
20
21 float m = 1/lightCVV.w;
22 lightCVV.xyz = m*lightCVV.xyz;
23 lightCVV.w = 1.0f;
24
25 v.lpos4 = lightCVV;
26
27
28 float2 uv = (float2)0;
29 uv.x = (1.0f+v.lpos4.x)/2.0f;
30 uv.y = (1.0f-v.lpos4.y)/2.0f;
31 v.uvd.xy = uv;
32 v.uvd.z = v.lpos4.z;
33
34 return v;
35 }
36
37
38 float4 useShadowPS(VertexOutput v) : COLOR
39 {
40
41 float2 uv = v.uvd.xy;
42 float dep = v.uvd.z;
43
44 float3 samplerCol = (float3)0;
45 float c = -1;
46 float tmpLm = 0.0f;
47
48 float3 sdp = tex2D(Lamp0ShadowMapSampler, uv).rgb;
49 if( dep < sdp.x )
50 {
51 tmpLm = 1.0f;
52 }
53 float fall = 1.0/dot(v.ldirt4.xyz, v.ldirt4.xyz);
54
55 float3 ld = v.ldirt4.xyz;
56 float3 n = v.n;
57 float diffuse = dot(ld, n);
58 float3 col = float3(1,1,1);
59 float linf = 0.8f;
60 //col = diffuse * col;
61
62 tmpLm = (tmpLm)*diffuse*fall*linf;
63 col = tmpLm * col;
64
65 return float4(col, 1);
66 }
第15到第32行,直接计算出每一个顶点在Light Space投影平面上的点的x、y、 z坐标值;在进入到观察者投影变换时,可见像素的x、y、z坐标就可以据此通过插值得到。这样做好处是,避免计算透视变换的逆运算,能使代码更简洁,不足之处是增加了大量多余的运算。
第19行,对lightCVV的z值做了一个偏移运算,作用是校正浮点运算可能出现的误差。以图一中的点b为例,由于基于浮点数的空间变换运算会出现计算误差,因此位于W表面上的b点经投影变换后,本应等于Z-Buffer中相应像素的深度值,有可能变得大于此值,从而导致其后的逻辑判断出错(第49行),所以需要对运算结果做一个误差校正。更一般的做法是将lightCVV乘以一个事先设置好的误差校正矩阵。
第53行,计算光照强度衰减因子(与距离的平方成反比)。初始光照强度在第59行设定。