Question

我通过两次绘制通道为一个场景添加阴影，一个是深度图，另一个是普通帧缓冲。

使用深度贴图时不使用偏差，会有很多阴影痤疮。

通过在深度图检查中添加偏差来解决此问题。

然而，当灯光移动到不同的角度时，这会导致阴影从物体上“脱离”。

我认为这种效应称为peter-panning，是由于不同角度使用较大的偏差造成的。

通常的解决方法似乎是在绘制阴影贴图时剔除三角形，但由于地板平面是2D对象，我不相信这会正常工作。

我使用的实际地形是程序生成的，因此创建它的3D版本并不像在这个简单示例中那样简单。

如何将peter-panning固定在2D对象上？

顶点着色器

#version 400

layout(location = 0) in vec3 position;
layout(location = 1) in vec3 normal;
layout(location = 2) in vec2 texture_coords;

out VS_OUT {
    vec4 position;
    vec3 normal;
    vec2 texture_coords;
    vec4 shadow_position;
} vs_out;

uniform mat4 model;
uniform mat4 model_view;
uniform mat4 model_view_perspective;
uniform mat3 normal_matrix;
uniform mat4 depth_matrix;

void main() {
    vec4 position_v4 = vec4(position, 1.0);

    vs_out.position = model_view * position_v4;
    vs_out.normal = normal_matrix * normal;
    vs_out.texture_coords = texture_coords;
    vs_out.shadow_position = depth_matrix * model * position_v4;

    gl_Position = model_view_perspective * position_v4;
}

片段着色器

#version 400

in VS_OUT {
    vec4 position;
    vec3 normal;
    vec2 texture_coords;
    vec4 shadow_position;
} fs_in;

out vec4 colour;

uniform mat4 view;
uniform mat4 model_view_perspective;
uniform vec3 light_position;
uniform vec3 emissive_light;
uniform float shininess;
uniform int textured;
uniform sampler2D tex;
uniform sampler2DShadow shadow_texture;

void main() {
    const vec3 specular_albedo = vec3(1.0, 0.8, 0.6);

    colour = vec4(0.8, 0.8, 0.8, 0.8);
    if(textured != 0) {
        colour = texture(tex, fs_in.texture_coords);
    }

    vec3 light_direction = normalize(light_position);
    vec3 normal = normalize(fs_in.normal);

    float visibility = 1.0;
    if(fs_in.shadow_position.z <= 1.0) {
        float bias = max(0.05 * (1.0 - dot(normal, light_direction)), 0.005);
        if(fs_in.shadow_position.z > texture(shadow_texture, fs_in.shadow_position.xyz, 0.0) + bias){
            visibility = 0.0;
        }
    }

    /* Ambient */
    vec3 ambient = colour.xyz * 0.1;

    /* Diffuse */
    vec3 diffuse = visibility * (clamp(dot(normal, light_direction), 0, 1) * colour.xyz);

    /* Specular */
    vec3 specular = vec3(0.0);
    if(dot(normal, light_direction) > 0) {
        vec3 V = normalize(-fs_in.position.xyz);
        vec3 half_dir = normalize(light_direction + V);
        specular = visibility * (pow(max(dot(normal, half_dir), 0.0), shininess) * specular_albedo.xyz);
    }

    colour = vec4(((ambient + diffuse) * colour.xyz) + specular + emissive_light, 1.0);
}

Answer 1

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ee416324(v=vs.85).aspx

计算紧密的近平面和远平面也有助于避免彼得·潘宁。

坡度深度偏差

如前所述，自阴影会导致阴影痤疮。   加入太多偏见会导致彼得潘宁。另外，   陡坡（相对于光线）的多边形受到的影响更大   投影混叠比具有浅斜率的多边形（相对于   光）。因此，每个深度图值可能需要不同   偏移取决于多边形相对于光的斜率。

Direct3D 10+硬件能够根据多边形对多边形进行偏置   相对于视图方向的斜率。这有效果   将大偏差应用于与光边缘相交的多边形   方向，但不对面向光的多边形施加任何偏差   直。图10说明了两个相邻像素的方式   在测试时，在阴影和阴影之间交替   相同的无偏斜率。

http://www.sunandblackcat.com/tipFullView.php?l=eng&topicid=35

问题是确定阴影中每个深度的最佳偏移   地图。如果你没有施加足够的偏移量，那么z-fighting仍将存在。   如果你应用非常大的偏移量，那么Peter Panning将成为   显。偏移量应取决于阴影贴图的精度，以及   在相对于光源方向的表面斜率上。

OpenGL可以自动计算并添加偏移值   存储在Z-Buffer中。您可以使用glPolygonOffset设置偏移量   功能。有两个参数：偏移量乘数   取决于表面的斜率，以及决定数量的值   额外的最小可能偏移（取决于阴影的格式   地图）：

https://www.khronos.org/registry/OpenGL-Refpages/gl4/html/glPolygonOffset.xhtml

OpenGL阴影peter-panning

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