投影纹理映射与阴影 |《GPU编程与CG语言》笔记（三）

投影纹理映射

这部分《Unity》一书里只是提了下概念，没有详细的说明。投影纹理映射和普通的纹理贴图不同，它是像用投影仪把画面投射到物体上一样，纹理坐标是通过投影计算出来的，而不是指定的。

涉及到“纹理实时和空间顶点对应”通常都会用到纹理映射技术，如阴影绘制、体绘制算法等。

投影纹理映射示意图

优点：

• 将纹理与空间顶点进行实时对应，不需要预先在建模软件中生成纹理坐标
  例如，Unity中的延时渲染，需要运行两个Pass。第一个Pass进行深度检测，将深度信息保存在一张纹理中；第二个Pass需要读取纹理信息。
  如果按照一般的纹理贴图的方法，则需要预先保存每一个物体的顶点在这张纹理中的纹理坐标；而投影纹理映射是实时计算需要的顶点的纹理坐
  标。

• 避免纹理扭曲

原理：

从物体本身的顶点出发，找到其在纹理上的坐标。纹理坐标和纹理是什么没有关系，而是通过相机位置、角度和模型顶点坐标决定的。

投影纹理坐标实际上就是将之前提到的NDC空间坐标的x，y值归一化成0到1之间（这是在相机就是投影机的情况下，如果投影机不是当前相机，例如阴影计算把灯光当成投影机，要用类似的方法计算即可）。

Shadow Map

这本书里讲到Shadow map感觉少了一个步骤，不如上一本书里讲的形象和具体，但是上一本书中的概念不太清楚。

原理：

把一个假象的相机放在光源位置，那么相机照拍摄不到的地方就是阴影所在的地方。

步骤： （这部分是我的理解，可能和书中的逻辑不同）

1. 把一个虚拟的相机放在光源位置，把顶点坐标转换到这个相机（光源）空间下，《Unity》一书里称之为光源空间；
2. 和正常的渲染过程一样，为虚拟相机生成一张深度纹理；
3. 对于真实裁剪空间中的每一个顶点，使用其光源空间的坐标作为纹理坐标，在步骤2中的深度纹理上获取到深度d₁；
4. 计算该点到光源的真实深度d₂；
5. 比较d₁和d₂，若d₁小于d₂则说明该点处于阴影中。

屏幕空间的阴影映射技术：

《Unity》一书中提到的技术，不把顶点变换到光源空间，而是把（真实的）相机的深度纹理变换到光源空间，然后将两个深度比较。

---

图片来自 东隆咚