opengl - 具有深度立方体贴图的全向阴影贴图

Question

我正在使用全向点光源。我已经使用立方体贴图纹理作为 6 个帧缓冲区的颜色附件来实现阴影贴图，并对其每个像素中的光到片段距离进行编码。

现在，如果可能的话，我想以这种方式更改我的实现:

• 1) 将深度立方体贴图纹理附加到我的帧缓冲区的深度缓冲区，而不是颜色。
• 2)仅渲染深度，在此 channel 中不写入颜色
• 3)在主 channel 中，从立方体贴图纹理中读取深度，将其转换为距离，并检查当前片段是否被光线遮挡。

当将深度值从立方体贴图转换回距离时，我的问题出现了。我使用光到片段向量(在世界空间中)来获取立方体贴图中的深度值。此时，我不知道正在使用六个面中的哪一个，也不知道哪些 2D 纹理坐标与我正在读取的深度值相匹配。那么如何将深度值转换为距离呢？

这里是我的代码片段来说明:

深度纹理:

glGenTextures(1, &TextureHandle);
glBindTexture(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, TextureHandle);
for (int i = 0; i < 6; ++i)
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X + i, 0, GL_DEPTH_COMPONENT,
              Width, Height, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, 0);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);

帧缓冲区构造:

for (int i = 0; i < 6; ++i)
{
    glGenFramebuffers(1, &FBO->FrameBufferID);
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, FBO->FrameBufferID);
    glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT,
            GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X + i, TextureHandle, 0);
    glDrawBuffer(GL_NONE);
}

我正在尝试编写的片段着色器来实现我的代码:

float ComputeShadowFactor(samplerCubeShadow ShadowCubeMap, vec3 VertToLightWS)
{   
    float ShadowVec = texture(ShadowCubeMap, vec4(VertToLightWS, 1.0));
    ShadowVec = DepthValueToDistance(ShadowVec);
    if (ShadowVec * ShadowVec > dot(VertToLightWS, VertToLightWS))
        return 1.0;

    return 0.0;
}

DepthValueToDistance 函数是我的实际问题。

Answer 1

因此，解决方案是将光到片段矢量转换为深度值，而不是将从立方体贴图读取的深度转换为距离。

这是修改后的着色器代码:

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

    const float f = 2048.0;
    const float n = 1.0;
    float NormZComp = (f+n) / (f-n) - (2*f*n)/(f-n)/LocalZcomp;
    return (NormZComp + 1.0) * 0.5;
}

float ComputeShadowFactor(samplerCubeShadow ShadowCubeMap, vec3 VertToLightWS)
{   
    float ShadowVec = texture(ShadowCubeMap, vec4(VertToLightWS, 1.0));
    if (ShadowVec + 0.0001 > VectorToDepthValue(VertToLightWS))
        return 1.0;

    return 0.0;
}

关于VectorToDepthValue(vec3 Vec)的说明:

LocalZComp 对应于立方体贴图的匹配视锥体中给定 Vec 的 Z 分量。它实际上是 Vec 的最大组件(例如，如果 Vec.y 是最大组件，我们将查看立方体贴图的 Y+ 或 Y- 面)。

如果你看看这个wikipedia article ，您将在之后理解数学(为了便于理解，我将其保留为正式形式)，它只需将 LocalZComp 转换为标准化 Z 值(在 [-1..1] 之间)，然后将其映射到 [0..1]，这是深度缓冲区值的实际范围。 (假设你没有改变它)。 n 和 f 是用于生成立方体贴图的平截头体的近值和远值。

ComputeShadowFactor 然后只需将立方体贴图的深度值与从片段到光源向量(此处名为 VertToLightWS)计算出的深度值进行比较，同时添加一个小的深度偏差(问题中缺少)，如果片段未被光遮挡，则返回 1。