具有延迟渲染、位置变换的 OpenGL 阴影映射

Question

我正在使用延迟渲染，我将眼睛空间位置相应地存储在纹理中：

顶点：

gl_Position = vec4(vertex_position, 1.0);

几何：

vertexOut.position = vec3(viewMatrix * modelMatrix * gl_in[i].gl_Position);

片段：

positionOut = vec3(vertexIn.position);

现在，在第二个通道（照明通道）中，我尝试使用从这个 vec4 计算的 UV 坐标对我的阴影贴图进行采样

vec4 lightSpacePos = lightProjectionMatrix * lightViewMatrix * lightModelMatrix * vec4(position, 1.0);

使用的位置与位置纹理存储和采样的位置相同。 在进行此计算之前，我是否需要使用逆相机视图矩阵转换位置？要将其带回世界空间还是应该如何进行？

Answer 1

通常，阴影映射是通过比较当前片段的窗口空间 Z 坐标（这是深度纹理存储的内容）与光线来完成的。这必须使用共同的参考方向来完成，因此需要从光线的角度重新投影当前片段的位置。

您现在拥有视图空间位置，它与您的 当前 相机相关，并不是特别有用。要有效地做到这一点，您需要世界空间位置。如果你通过逆视图矩阵变换视图空间位置，你可以得到它。

给定世界空间位置，从光的角度转换为剪辑空间：

// This will be in clip-space
vec4 lightSpacePos = lightProjectionMatrix * lightViewMatrix * vec4 (worldPos);

// Transform it into NDC-space by dividing by w
lightSpacePos /= lightSpacePos.w;

// Range is now [-1.0, 1.0], but you need [0.0, 1.0]
lightSpacePos = lightSpacePos * vec4 (0.5) + vec4 (0.5);

假设默认深度范围，lightSpacePos 现在可以使用了。 xy 包含要从阴影贴图中采样的纹理坐标，z 包含用于比较的深度。

如需更详尽的解释，请参阅following answer。

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顺便说一下，你会想从你的 G-Buffer 中消除你的位置纹理以达到合理的性能。仅给定深度、投影和视图矩阵就很容易重建世界或视图空间位置，并且所涉及的算术比额外的纹理获取要快得多。以足够的精度存储额外的纹理来表示 3D 空间中的位置将消耗每帧大量的内存带宽，并且完全没有必要。

This article 来自 OpenGL Wiki 解释了如何执行此操作。你可以更进一步，回到世界空间，这比视图空间更可取。您可能需要稍微调整深度缓冲区以获得足够的精度，但它仍然比单独存储位置更快。