UnityEffects(2)之ProjectorShadow（手游上的实时阴影方案）

UnityEffects(2)之(2)ProjectorShadow（手游上的实时阴影方案）

上一篇说到了在unity5.x中实现shadowMap的方法（UnityEffects(1)之shadowMap（阴影映射））。但是由于它需要使用DepthTexture有一定的硬件要求（参考这里：http://docs./Manual/SL-DepthTextures.html），而且是一个posteffect（后期效果），在手机上面还是效率不高。

手游上面的人物阴影一般都是比较取巧的方法（毕竟没有这么多人用机皇：），基本上遵循“够用就好，看起来不错就好”的原则），一种是给人物脚底贴一个黑圈圈，第二种是使用projector。第一种就不提了，效果不好。这里我们就讨论一下后者，使用投影来实现手游中的实时阴影。据说猪场的《功夫熊猫3》中的阴影也是使用类似的方法实现的，效果不错，但是阴影投影到台阶这种不接受阴影的物体就会有一点小穿帮，也是这种方式的一个缺点，如下图：

建筑物等静态物体产生的阴影一般用光照烘焙来实现，这里就不讨论了。

江湖惯例先贴图：

 

工程放在：https://github.com/aceyan/UnityEffects 使用unity5.4

场景是Scene/(2)ProjectorShadow

实现的原理和shadowMap差不多，只不过不生成深度图，而是使用replaceShader生成一张“轮廓”图，使用untiy自带的Projector组件投影到场景中，在shader中计算从而生成阴影效果。使用replaceShader是为了避免渲染“轮廓”图的时候还是用原来复杂的shader，照成不必要的性能浪费。替换后我们只输出纯色（方便测试）或者alpha值到“轮廓”图。

我们生成的“轮廓”图：

投影的时候只需要判断该像素的alpha值，alpha为0的不在阴影中，alpha值越小阴影越透明。

 

由于原理和上一篇差不多就不做过多解释了，这里列两点比较值得注意的：

1、渲染“轮廓”图的相机视锥（光锥）的生成方式我们使用了通过场景的包围盒来校正的方法，这种方式比较适合手游，毕竟多数手游需要动态阴影的就是那些人物（其他的都是静态阴影通过光照烘培来实现），这样最大化的利用的这张“轮廓”图，提高了阴影的质量。对应方法是ShadowUtils. SetLightCamera(Bounds b, Camera lightCamera)

参考资料：http://blog.csdn.net/ronintao/article/details/51649664

 

2、当“轮廓”图中的物体贴近边缘的时候阴影会产生bug，如下图，看到阴影被拉长了一条。

这是由于“轮廓”图的wrapMode采用使用了clamp导致的，clamp模式就是uv在超过1的时候把图像边缘的像素拉伸，如下图：

如何解决呢？两个方法。

1）求包围盒的时候设置一个offset，使包围盒向外扩大一点，这样物体就不会贴着“轮廓”图的边缘了

2）在投影器的shader中使用一张图来做遮罩（下图），这样边缘的像素可以过滤掉，还可以做出边缘的阴影渐隐的效果。

上面两种方法都可以从代码中找到。

 

下面我们来对比一下shadowMap，分析一下各自的优缺点：

ShadowMap

优点

通用，物体穿透不会穿帮，能很好的处理遮挡关系。

缺点

1.依赖DepthTexture，浮点深度图，有一点硬件需求。

有硬件要求：http://docs./Manual/SL-DepthTextures.html

2.unity中深度图不能单独输出，要手动写shader从自带的depthMap中取出深度来保存，比较麻烦。使用替换渲染时，不产生阴影的物体必须替换为白色，不替换会默认黑色，然后黑色又是深度最小值，会使得物体都处于阴影之中，不好控制。

ps：其实1和2都可以通过自定义shader直接将深度渲染到纹理来避免使用自带的_CameraDepthTexture，这样可以忽略硬件的限制。在上一篇有提到：UnityEffects(1)之shadowMap（阴影映射）

unity为移动平台生成shadowMap似乎也是用的类似的方法。如下图，感兴趣的读者可以阅读UnityCG.cginc相关代码：

3.产生和接受阴影的物体都要渲染到深度图

4.比较深度的误差偏移有可能根据平台而不太一样

5.要为接受阴影的物体提供shader

6.不支持半透明物体的阴影

ProjectorShadow

优点

1.不依赖DepthTexture

2.不用为接受阴影的物体提供shader

3.只需要渲染产生阴影的物体

4.性能比shadowMap有优势

5.支持半透明物体阴影，如下图：

缺点

1.是一个trick，不通用

2.不能处理物体对阴影的遮挡，接受阴影的物体和产生阴影的物体有穿透时会穿帮

 

总体来说ProjectorShadow比较适合移动平台，能模拟出效果不错的实时阴影

扩展：还可以使用pcf优化阴影边界

http://ogldev./www/tutorial42/tutorial42.html

http://blog.csdn.net/candycat1992/article/details/8981370

http://www.cnblogs.com/lancidie/archive/2012/01/18/2325218.html

 

 

参考：

http://blog.csdn.net/mobilebbki399/article/details/50240515

http://blog.csdn.net/qq18052887/article/details/50357973

http://www./forum/read.php?tid=23305