開篇先說，這文章好難懂啊，到現在也沒完全弄明白，有大佬的話歡迎指點。這篇大體意思是對Perspective Shadow Maps進行部分優化。GEMS這書這點是真挺蛋疼，很多文章都是對某項技術的優化，那先介紹介紹原來技術嘛，我都不知道原來技術為啥有毛病（當然是咱自己菜雞）上來就給我整優化，完全看不懂。先貼上Perspective Shadow Maps技術的最原始論文鏈接

?http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.449.9505&rep=rep1&type=pdf

一個關于shadow map技術非常好的鏈接，之后有時間得詳細寫一篇關于這個文章的積累

http://www.opengl-tutorial.org/intermediate-tutorials/tutorial-16-shadow-mapping

本文開篇上來又來介紹陰影渲染的兩大流派。

• 陰影體（shadow volumes）/模板陰影（stencil shadows）
• 陰影貼圖（Shadow Maps）

之前文章已經介紹過這倆技術流派了，這里就略過了。透視陰影貼圖（Perspective Shadow Maps, PSMs）是由Stamminger和Drettakis 在SIGGRAPH 2002上提出的一種陰影貼圖（Shadow Maps）流派的方法，通過使用在投射后空間（post-projective space）中的陰影貼圖來去除其中的走樣。

The most significant problems of the presented PSM algorithm are these three(PSM算法三個問題):

• To hold all potential shadow casters inside the virtual camera frustum, "virtual cameras" are used when the light source is behind the camera. This results in poor shadow quality.（虛擬相機技術帶來陰影質量降低）
• The shadow quality depends heavily on the light position in camera space.（陰影質量很依賴于光源對相機的位置）
• Biasing problems weren't discussed in the original paper. Bias is a problem with PSMs because the texel area is distributed in a nonuniform way, which means that bias cannot be a constant anymore and should depend on the texel position.（bias問題）

虛擬相機

如以下兩個圖所示，這玩意粗俗來講，意思就是樹木1不在攝像機范圍內，但是光照到這個樹木1投射出來的陰影投到地面后確在攝像機范圍內，這可咋整呢，那就像圖2似的，把攝像機虛擬的往后挪點，把樹木1囊括在攝像機范圍內來解決這個問題。虛擬攝像機這種技術帶來的問題就是陰影質量會降低，因為本來貼近攝像機的物體，比如樹木2，會因為相機向后挪動后在視野中變小，自然會影響其陰影質量。

解決虛擬攝像機的問題可以采用以下辦法：對光源矩陣使用特別的投射變換。如下圖所示，它由一個原始的（非后移過的虛擬相機）攝像機，一個“”逆向“”光源和攝像機后面的物體組成。

?我個人非常粗俗的理解是，該方法構造了一個很特別的矩陣，使得光源經過點1向負無窮發射，之后又轉回來經過234點直至正無窮大。（這塊理解不太好，望大佬指導）

?對虛擬攝像機技術還可以改進的一點是，當后移時，同時使得camera 近平面一同后移。如下圖所示。

?

當光源離unit cube非常近的時候，如果我們僅使用一個shadow map texture，陰影質量會非常低。因為為了保證光源視域要囊括整個unit cube，光源視域的角度會非常大，如下圖所示。因此離光源很近的區域采樣值就會非常少，陰影質量就會降低。有兩個辦法，每個辦法僅解決問題的一部分：單位立方體裁剪法，把光源攝像機對準單位立方體的必要部分；立方體映射法，使用多個紋理來存儲深度信息。

最初的文章沒有討論過偏置（bias）問題。偏置是隨透視陰影貼圖而帶來的問題，因為紋素的面積以不均勻方式分布，這意味著偏置不再是常量，而是與紋素的位置有關。

解決方案：使用在世界空間中的偏置（而且不再分析雙投射矩陣的結果），然后把這個世界空間偏置轉換到投射后空間。（這部分沒怎么理解，望大佬指導）

最后，該方案又提到了緊鄰百分比過濾（percentage-closer filtering ，PCF）優化，之前文章已經詳細記錄過，這里就略過了

【關鍵詞提煉】

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陰影渲染（Shadow Rendering）

陰影貼圖（Shadow Maps）

透視陰影映射（Perspective Shadow Maps，PSMs）

緊鄰百分比過濾（percentage-closer filtering ，PCF）

單位立方體裁剪法（Unit Cube Clipping）

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的GPU Gems1 - 14 透视阴影贴图（Perspective Shadow Maps: Care and Feeding）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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