使用立方体贴图（OpenGL / GLSL）点光源是否可以产生柔和阴影？

Question

我编写了一个管理聚光灯阴影映射的3D应用程序。为此，我使用经典阴影贴图技术（我在第一个渲染过程中填充深度纹理，在第二个渲染过程中，我比较从光到第一个遮挡物的距离以及从光到顶点位置的距离，以了解我是否片段是否在阴影中。）

这是截图（聚光灯/ 2D深度纹理阴影贴图）：

在这个例子中，我使用'textureProjOffset'函数使用PCF阴影映射技术。这是我的片段着色器中的一段代码：

使用的采样器：

sampler2DShadow Shadow2DSampler[MAX_LIGHTS_COUNT];

对于HARD阴影：

shadowFactor = textureProj(Shadow2DSampler[idx], ShadowCoords[idx]);

对于PCF SOFT阴影：

for (int idy = offset; idy >= -offset; idy--)
                for (int idx = -offset; idx <= offset; idx++)
                    shadowFactor += textureProjOffset(
                        Shadow2DSampler[idz], ShadowCoords[idz], ivec2(idx, idy)); 

我还管理了基本立方体贴图阴影贴图，以管理当前应用于点光源的全向阴影贴图。为了在第一个渲染过程中执行此操作，我使用几何着色器来分配由6个阴影截头提供的投影和视图矩阵（全部在一次通过！这是不同的技术，用于填充6个单独的纹理，此时为6个渲染状态）。

这是截图（聚光灯/立方体深度纹理阴影贴图）：

如您所见，它只是HARD阴影贴图。为了恢复编码到立方体贴图中的深度值，我必须使用函数'texture'（'samplerCube'和'samplerCubeShadow'不存在textureProj）。接下来，我必须计算世界空间中光位置和顶点位置之间的距离，然后将其转换为剪辑空间，因为纹理中包含的深度值已经在剪辑空间中。

这是片段着色器中的一段代码，用于查看过程：

使用的采样器：

samplerCubeShadow ShadowCubeSampler[MAX_LIGHTS_COUNT];

对于HARD阴影：

float ConvertDistToClipSpace(vec3 lightDir_ws)
{
    vec3 AbsVec = abs(lightDir_ws);
    float LocalZcomp = max(AbsVec.x, max(AbsVec.y, AbsVec.z));

    float NormZComp = (NearFar.y + NearFar.x)/(NearFar.y - NearFar.x)
        - (2.0f * NearFar.y * NearFar.x)/(LocalZcomp * NearFar.y - NearFar.x);

    return ((NormZComp + 1) * 0.5f);
}

float GetBiased_Cube_Hard_ShadowFactor(vec3 vertexPosition_ws, int idx)
{
    vec3 lightToVertexDir_ws = vertexPosition_ws - LightPos_ws.xyz;
    float LightToVertexClipDist = ConvertDistToClipSpace(lightToVertexDir_ws);

    float LightToOccluderClipDist = texture(
        ShadowCubeSampler[idx], vec4(lightToVertexDir_ws, LightToVertexClipDist));

    if (LightToOccluderClipDist < LightToVertexClipDist)
        return (0.0f);
    return (1.0f);
}

并且知道，使用立方体贴图的PCF SOFT阴影怎么样？我做了一些研究，显然它不存在恢复纹理偏移的任何功能，就像使用简单的2D纹理并在片段着色器中使用关键字'sampler2DShadow'一样。我错了吗 ？ （我希望如此！）。

我认为我有一个解决方案（当然，如果它不存在任何使用cubemap的解决方案）：

显然，要恢复纹理偏移，我将不得不使用6个单独的纹理（所以'sampler2DShadow'的数组大小为6而不是'samplerCubeShadow'）。所以我将同样一致地使用matrix4x4数组来表示在光空间中的世界表示，就像我在第一种情况下为点光阴影映射所做的那样。然后我将使用6个纹理方法'textureProjOffset'。

那么，您怎么看？是否可以使用立方体贴图进行PCF软阴影？如果不是这样，我的解决方案是否正确？是否可以使用'samplerCff''或'samplerCubeShadow'之类的'textureProjOffset'这样的函数？还是有替代方案吗？

非常感谢您的帮助！

Answer 1

我知道为立方体贴图实现PCF软阴影的唯一方法是使用小偏移量多次查询纹理。例如，此GPU Gems article (12.4)中描述了此方法。