阴影贴图产生不正确的结果

Question

我正在尝试在我的延迟渲染管道中实现阴影贴图，但我遇到了一些实际生成阴影贴图，然后对像素进行阴影处理的问题——我认为应该被遮蔽的像素根本不是。

我有一个定向光，它是我引擎中的“太阳”。我已经为照明设置了延迟渲染，到目前为止它工作正常。我再次将场景渲染为阴影贴图的仅深度 FBO，使用以下代码生成视图矩阵：

glm::vec3 position = r->getCamera()->getCameraPosition(); // position of level camera
glm::vec3 lightDir = this->sun->getDirection(); // sun direction vector
glm::mat4 depthProjectionMatrix = glm::ortho<float>(-10,10,-10,10,-10,20); // ortho projection
glm::mat4 depthViewMatrix = glm::lookAt(position + (lightDir * 20.f / 2.f), -lightDir, glm::vec3(0,1,0));

glm::mat4 lightSpaceMatrix = depthProjectionMatrix * depthViewMatrix;

然后，在我的光照着色器中，我使用以下代码来确定像素是否处于阴影中：

// lightSpaceMatrix is the same as above, FragWorldPos is world position of the texekl
vec4 FragPosLightSpace = lightSpaceMatrix * vec4(FragWorldPos, 1.0f);

// multiply non-ambient light values by ShadowCalculation(FragPosLightSpace)
// ... do more stuff ...

float ShadowCalculation(vec4 fragPosLightSpace) {
    // perform perspective divide
    vec3 projCoords = fragPosLightSpace.xyz / fragPosLightSpace.w;
    // vec3 projCoords = fragPosLightSpace.xyz;

    // Transform to [0,1] range
    projCoords = projCoords * 0.5 + 0.5;

    // Get closest depth value from light's perspective (using [0,1] range fragPosLight as coords)
    float closestDepth = texture(gSunShadowMap, projCoords.xy).r;

    // Get depth of current fragment from light's perspective
    float currentDepth = projCoords.z;

    // Check whether current frag pos is in shadow
    float bias = 0.005;
    float shadow = (currentDepth - bias) > closestDepth  ? 1.0 : 0.0;

    // Ensure that Z value is no larger than 1
    if(projCoords.z > 1.0) {
        shadow = 0.0;
    }

    return shadow;
}

但是，这并不能真正让我得到我想要的东西。这是阴影后输出的屏幕截图，以及在 Photoshop 中半成品转换为图像的阴影贴图：

渲染输出

阴影贴图

由于定向光是我的着色器中唯一的光，看起来阴影贴图的渲染非常接近正确，因为透视/方向大致匹配。然而，我不明白的是，为什么没有一个茶壶最终会在其他茶壶上投下阴影。

我很感激任何关于我可能做错了什么的指示。我认为我的问题在于计算该光空间矩阵（我不确定如何正确计算，给定一个移动的相机，以便更新视图中的内容）或我确定的方式延迟渲染器正在着色的纹素是否处于阴影中。 （FWIW，我从深度缓冲区确定世界位置，但我已经证明这个计算是正确的。）

感谢您的帮助。

Answer 1

调试阴影问题可能很棘手。让我们从几点开始：

1. 如果您仔细查看渲染，您实际上会在左上角的一个罐子上看到阴影。

2. 尝试旋转太阳，这通常有助于查看光变换矩阵是否存在任何问题。从您的输出来看，太阳似乎非常水平，并且可能不会在此设置上投射阴影。 （另一个角度可能会显示更多阴影）

3. 看起来好像您正在正确计算矩阵，但请尝试缩小 glm::ortho(-10,10,-10,10,-10,20) 中的最大深度以紧密适合您的场景。如果深度太大，则会失去精度，阴影会出现伪影。

4. 要进一步了解问题的出处，请尝试从此处输出阴影贴图查找的结果：

closestDepth = texture(gSunShadowMap, projCoords.xy).r

如果阴影贴图投影正确，那么您就知道在深度比较中存在问题。希望这会有所帮助！