正确理解shadowmap的实现方式

正确理解shadowmap的实现方式

首先确定阴影的最基本原理：
阴影是以光源作为摄像机（叫作Camera_light），光照方向作为摄像机的look的方向，然后把这个摄像机看到的场景物渲染到纹理，这个纹理就叫shadowmap。
在这里我把场景的摄像机叫Camera_scene
在渲染场景的时候，接收shadowmap的物体根据自身的坐标计算出对应的shadowmap的纹理坐标已经把shadowmap贴上去。

然后shadowmap都面临很多的问题，例如分辨率差，模糊等，解决这些问题有很多种算法，如PSM，CSM等。无论是何种算法，最核心的问题就是要解决shadowmap的摄像机参数。

在nvidia的sdk和很多引擎的代码中，都有一个叫casterAABB的东西，可能很多人一开始写shadowmap的时候不太理解这个是干什么用的。
casterAABB是指：以当前场景看到的所有接收shadowmap物体的总AABB与Camera_scene的view空间所转换的AABB的交集。
这个casterAABB的作用是计算Camera_light的摄像机参数，使shadowmap的分辨率达到最清楚。

下面是计算的代码：

    ISceneManager* pScene = ENGINE_INST->GetSceneMgr();

     // 首先取得当前pScene的frustum，然后转成世界坐标的AABB
    AABBBox3Df frustumInViewAABB;
    GetAABBFromProjectMatrix(frustumInViewAABB, pScene->GetCamera()->GetProjectionMatrix());
    
    AABBBox3Df shadowArea = m_casterAABB;
    m_casterAABB.Intersection(shadowArea, frustumInViewAABB);

    Vector3Df centerPos = shadowArea.GetCenter();
    Matrix4f matInvView;
    
    pScene->GetCamera()->GetViewMatrix().GetInverse(matInvView);
    Vector3Df vecLookAt;
    matInvView.TransformCoord(centerPos, vecLookAt);      // 这个时候centerPos是world空间的坐标
    m_pCamera->SetLookAt(vecLookAt);
    m_pCamera->SetPosition(vecLookAt - m_directionLight * m_fDisLightToTarget);
    m_pCamera->BuildViewMatrix();

     const Matrix4f& cameraLightView = m_pCamera->GetViewMatrix();

    Matrix4f matCameraToLight = matInvView * cameraLightView;
    matCameraToLight.TransformBox(shadowArea);
    f32 fWidth = shadowArea.MaxEdge.x - shadowArea.MinEdge.x;
    f32 fheight = shadowArea.MaxEdge.y - shadowArea.MinEdge.y;
    f32 fDis = shadowArea.MaxEdge.z - shadowArea.MinEdge.z;

    matCameraToLight.TransformBox(m_casterAABB);

    m_pCamera->SetViewport(m_casterAABB.MinEdge.z, shadowArea.MaxEdge.z, AIR::PI / 4, fWidth, fheight,  false);

接下来就是shadowmap的最常规做法了，渲染到纹理，设置渲染状态等，这里就不再介绍了。