Opengl 具有深度立方贴图的全向阴影贴图

我正在使用全向点光源。我已经使用一个立方体贴图纹理作为6个帧缓冲区的颜色附加实现了阴影映射，并对每个像素中的光到片段的距离进行了编码

现在，如果可能的话，我想以这种方式更改我的实现：

• 1） 将深度立方体贴图纹理附加到帧缓冲区的深度缓冲区，而不是颜色
• 2） 仅渲染深度，请勿在此过程中写入颜色
• 3） 在主过程中，从立方体贴图纹理读取深度，将其转换为距离，并检查当前片段是否被灯光遮挡

我的问题出现在将立方体贴图的深度值转换回距离时。我使用光片段向量（在世界空间中）来获取立方体贴图中的深度值。此时，我不知道这六个面中的哪一个正在使用，也不知道哪个2D纹理坐标与我读取的深度值匹配。那么如何将深度值转换为距离

下面是我的代码片段来说明：

深度纹理：

glGenTextures(1, &TextureHandle);
glBindTexture(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, TextureHandle);
for (int i = 0; i < 6; ++i)
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X + i, 0, GL_DEPTH_COMPONENT,
              Width, Height, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, 0);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);

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DepthValueToDistance函数是我的实际问题。

因此，解决方案是将灯光到碎片向量转换为深度值，而不是将从立方体贴图读取的深度转换为距离

以下是修改后的着色器代码：

float VectorToDepthValue(vec3 Vec)
{
    vec3 AbsVec = abs(Vec);
    float LocalZcomp = max(AbsVec.x, max(AbsVec.y, AbsVec.z));

    const float f = 2048.0;
    const float n = 1.0;
    float NormZComp = (f+n) / (f-n) - (2*f*n)/(f-n)/LocalZcomp;
    return (NormZComp + 1.0) * 0.5;
}

float ComputeShadowFactor(samplerCubeShadow ShadowCubeMap, vec3 VertToLightWS)
{   
    float ShadowVec = texture(ShadowCubeMap, vec4(VertToLightWS, 1.0));
    if (ShadowVec + 0.0001 > VectorToDepthValue(VertToLightWS))
        return 1.0;

    return 0.0;
}

关于

vectordepthvalue（vec3-Vec）

的解释：

LocalZComp

对应于给定的

Vec

的Z分量进入立方体映射的匹配平截头体。它实际上是

Vec

的最大组件（例如，如果Vec.y是最大组件，我们将查看立方体贴图的y+或y-面）

如果你看这个，你会理解后面的数学（为了理解，我把它保存在一个正式的形式中），它只是将

LocalZComp

转换成一个标准化的Z值（在[-1..1]之间），然后将它映射到[0..1]，这是深度缓冲区值的实际范围。（假设你没有改变它）

n

和

f

是用于生成立方体贴图的平截头体的近值和远值

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计算阴影因子

然后将立方体贴图中的深度值与从碎片到光向量（此处命名为

垂直光向量

计算的深度值进行比较，同时添加一个小的深度偏差（在问题中缺失），如果片段未被灯光遮挡，则返回1。

我想添加有关派生的更多详细信息

设V为光到碎片方向向量

正如Benlitz已经说过的，可以通过取V分量绝对值的最大值来计算相应立方体侧视锥体/“眼睛空间”中的Z值

Z = max(abs(V.x),abs(V.y),abs(V.z))

然后，准确地说，我们应该否定Z，因为在OpenGL中，负Z轴指向屏幕/视图截锥体

现在我们想得到-Z的深度缓冲区“兼容”值

查看OpenGL透视矩阵

（备份链接）

…我们看到，对于与该矩阵相乘的任何齐次向量，得到的z值完全独立于向量的x和y分量

Z = max(abs(V.x),abs(V.y),abs(V.z))

因此，我们可以简单地将这个矩阵与齐次向量（0,0，-Z，1）相乘，得到向量（分量）：

然后我们需要做透视图除法，所以我们用w（z）来除法z，得到：

z' = (f+n) / (f-n) - 2*f*n / (Z* (f-n))

此z'位于OpenGL的标准化设备坐标（NDC）范围[-1,1]，需要转换为深度缓冲区兼容范围[0,1]：

z_depth_buffer_compatible = (z' + 1.0) * 0.5

进一步说明：

• 将（f+n）、（f-n）和（f*n）的结果上传为着色器以节省计算可能是有意义的

• V需要在世界空间中，因为阴影立方体贴图通常在世界空间中轴对齐，因此“max（abs（V.x）、abs（V.y）、abs（V.z））-部分仅在V是世界空间方向向量时才起作用

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“我的问题有解决方案吗？”将距离转换为深度，并与立方体地图中存储的深度进行比较。“不适用于立方体贴图阴影”我想5..7年前，一个叫“ron frazier”的人写了一篇关于使用立方体贴图进行阴影贴图的文章。@SigTerm是我想你说的。@JohnRiselvato:是的。我想那是一篇文章。显然可以用现代OpenGL做一些类似的事情/更高的精度（有浮点纹理、GLSL、

*阴影

采样器等）-我只是附近没有工作片段，也不想写一个。虽然这个页面很旧，它给出了为什么我应该进行距离到深度转换而不是反向转换的原因：“不幸的是，深度缓冲区使用摄影机空间z距离作为深度值，而不是笛卡尔距离”。从一个世界空间向量到一个立方体映射面中找到匹配的“摄影机z距离”很容易。我现在设法让我的影子工作了。当我清理了一点代码后，我会清理问题并发布答案。谢谢你的链接

z' = (f+n) / (f-n) - 2*f*n / (Z* (f-n))

z_depth_buffer_compatible = (z' + 1.0) * 0.5