为什么阴影贴图着色器向后工作？

Question

我目前正在研究阴影贴图着色器，出现的一个问题是，为什么我们要先对表面（lambert/phong）进行着色，然后再将阴影映射到它们上面，而不是仅仅添加地照亮像素？这让我觉得与光的工作方式相反。

如果我们使用阴影贴图，这意味着我们创建了一个纹理，告诉我们哪些屏幕空间像素暴露在光源下。那么为什么我们需要进行整个 lambert\phong 计算呢？为什么不直接通过组合阴影贴图获得光照？

这是我看到的伪算法：

1. 默认情况下，输出图像的所有像素都是全黑的。
2. 生成不亮的反照率屏幕纹理
3. 为灯光生成阴影贴图
4. 修改输出图像。我们只修改暴露在光照下的像素（匹配阴影贴图深度 +- 偏差等），根据光强度、衰减等使暴露的像素更亮。
5. 选择下一盏灯
6. 转到第 3 步

如果这将是具有正确光强度的图像的结果。现在我们将强度纹理乘以反照率纹理并得到最终图像。据我所知，这一次只需要 3 个纹理，是不是太多了 emory？

我认为人们没有这样做一定是有原因的，我想我只是需要有人指出原因。

Answer 1

阴影映射在大小和位深度方面都受到纹理精度的限制。

基于光矢量和法线的分析着色具有很高的精度（忽略法线贴图的主题），而且可以模拟同一现象的不同方面。虽然重叠，但它们提供了更准确的表示。 即使去掉非漫反射项，如镜面反射，单独的几何体（深度通道捕获的唯一数据）也无法捕获许多方面，例如微面和小尺度自阴影。

此外，阴影映射本身是一种二元运算，您需要累积许多样本（“抽头”）或以某种方式处理输出以获得半影或任何中间值。

因此在实践中，许多“术语”确实是相加的，阴影映射只是一个相乘的组件，因为它提供了额外的遮挡信息。

这是来自 Unity 的粗略示例，底部的图像是屏幕空间阴影缓冲区的捕获。顶部有镜面反射项和漫反射项。