利用Projector实现动态阴影

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Kanglai Qian 11月 14, 2016
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很早之前想整理的一篇内容,之前守护的时候利用Projector实现了动态的阴影(见Teaser),接下来的几个项目目前也会用这个思路继续做下去。

下面将分几个部分来介绍Projector实现的动态阴影:原理,与Unity自带的ShadowMap优劣比较,以及坑和进一步优化。

Dynamic Shadow Projector

守护的影子是基于Asset Store上的Dynamic Shadow Projector插件修改制作的。

原理其实非常简单:使用Command Buffer控制相机里绘制Cast Shadow部分的模型到一个Render Texture;对这个Render Texture做一定处理之后(譬如是否打开MipMap,是否模糊等),利用Projector将其投影到Receive Shadow的部分。本质上就是生成一个贴图放影子,然后用tex2DProj画上去。

与ShadowMap优劣比较

劣势

  • 无法实现自阴影,或者说实现代价比较大
  • 绘制影子物体的时候无法Batch

优势

  • 可以很方便的实现模糊、软阴影;@赵忠健在ScreenSpaceShadowMask Blur里也对ShadowMap实现了模糊,但是为了完美嵌入Unity自己的RenderLoop需要折腾下
  • 可以控制增量更新,譬如产生影子的物体没有变化的时候,影子就完全不需要重绘
  • 可以很方便的控制投影的范围,这是我觉得最重要的一点

当然它们也有一些共通的地方,可以很方便的控制Cast Shadow/Receive Shadow的部分。

需要注意的坑

主要是使用的时候需要注意(对ShadowMap的使用来说也是类似的):

  • 务必控制Cast Shadow/Receive Shadow的物体个数,保证不需要的物体不会参与绘制!以守护为例,只有几个模型参与了绘制,而且当模型超出范围之后立刻挪出渲染队列接受影子的只有一个大平面,周围复杂的场景部分压根不参与Receive。

  • 某些机器的显卡对于tex2DProj支持的有问题,不过目前只看到一个红米有…在这个设备上ShadowMap也是有问题的,所以目前还是处于没辙的状态。

Fast Shadow Receiver

当然,还有进一步优化的方法。我在另一个项目里直接使用了低模作为Geometry Proxy,降低Cast Shadow的消耗;另外有个插件Fast Shadow Receiver可以显著降低Receive Shadow消耗:

fastshadowreceiver

原理也非常简单粗暴:直接生成一个Mesh来接受影子,对肯定接受不到的部分就不参与绘制。这个插件牛的地方在于它同时实现了Plane级别的接受和Mesh级别的,因为它直接实现了一个树形结构来保存Mesh信息,按需生成(目瞪口呆脸…)。譬如原来是一个复杂的场景接收影子的话就需要重绘整个模型,现在只需要绘制一小部分的网格就可以了~