Shadow Map 和 Shadow Volume

Shadow Map和Shadow Volume 可以说是最常见的阴影计算方法，二者各有千秋。个人认为，理解这两种阴影算法的重要前提是 理解 ZTest，ZWrite，Stencil Test的作用。

ShadowMap适用于静态的光源和静态的物体，好处是开销不算大，需要2个pass。而且对于静态的光源和物体，大多数情况下，生成的Depth Map可以进行复用（此时，为啥不选择光照贴图）。而当物体或光源运动时，则每帧需要重新渲染到纹理，生成新的Depth Map，此时开销较大。而且ShadowMap产生的阴影会有锯齿。

ShadowMap算法： 

Pass1：以光源位置为视点，对整个场景进行渲染。说白了就是假设相机在视点处， 进行常规的相机渲染。当然，这一步我们只需要生成Depth Map，所以只需打开ZTest，ZWrite，而不用进行其他任何的计算。将顶点的z和w值进行保存到Depth Map。 最后的结果是在Depth Map中保存了每个像素中离光源最近的深度值。

Pass2：相机正常渲染整个场景，将此时每个像素的深度值（假设为Z2）与Depth Map中对应像素的深度值（假设为Z1）进行比较，如果Z2 > Z1，则该像素处于阴影中。 需要注意的是在这个pass中，比较深度值的时候需要把当前顶点的位置变换到pass1中的空间（因为你不能在2个不同视角所产生的不同空间进行深度值比较，这样没有意义）。

Shadow Volume  ZPass算法：

Pass1： 也是得到一张Depth Map，但要注意和ShadowMap不同的是，整个DepthMap是正常相机渲染整个场景得到（而不是ShadowMap中在光源位置渲染得到）。

Pass2： ZWrite关闭，Stencil  write开启。渲染所有生成的Shadow Volume。

对于Shadow Volume面向相机的一面，如果ZTest通过（意味着Shadow Volume在这个像素的深度值比深度缓冲区小，即进入了Shadow Volume中），Stencil值加1，如果ZTest失败（意味着Shadow Volume上这个像素的深度值比深度缓冲区大，即没有进入Shadow Volume），stencil值不变。

对于Shadow Volume远离相机的一面，如果ZTest失败，stencil减1，否则保持不变。

Pass3：根据stencil buffer中的值来判断该像素是否应该绘制阴影，即如果stencil值大于0，表示像素在Shadow Volume中，需要绘制阴影。

ZPass算法的缺陷是，如果相机（视点）处于Shadow Volume之中，会产生错误。改进算法为ZFail算法。

ZFail算法：

Pass1：与ZPass算法Pass1一样

Pass2：ZWrite关闭，Stencil  write开启。渲染所有生成的Shadow Volume。

对于Shadow Volume远离相机的一面，如果ZTest失败，stencil加1，如果ZTest通过，stencil不变。

对于Shadow Volume面向相机的一面，如果ZTest失败，stencil减1，如果ZTest通过，stencil不变。

Pass3：与ZPass算法Pass3一样

总结，可以看到ZPass和ZFail算法的区别仅仅是第二个Pass的渲染 Font Face和Back Face的顺序 以及对模版值的操作情况不同