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Depth Map

  • 深度图是一张2D图片，每个像素都记录了从视点（viewpoint）到遮挡物表面（遮挡物就是阴影生成物体）的距离，这些像素对应的顶点对于观察者而言是“可见的”。
  • Depth map中像素点记录的深度值为lenth1；然后从视点出现，计算物体顶点v到视点的距离，记为lenth2；比较二者大小，来确定“v”是否被遮挡。该术语的同义词有depth buffer, Z-buffer, Z-buffering 和 Z-depth。这里的”Z”是相对于相机（即视点）视图中心轴线而言的，也就是相机的z轴线，而不是场景的绝对坐标中的z轴线。
  • 深度图示例

image.png

  • Shadow texture 阴影贴图，就是日常所见的阴影保存为纹理图片；
  • Depth texture保存的是“从视点到物体顶点的距离，通常称为深度值”。
  • Shadow map 以depth map 为技术基础，通过比较“光源可见点到光源的深度”和“任何点到光源的深度”来判断点是否被物体遮挡；

    shadow texture 技术，将生成的阴影图形作为投影纹理来处理，也就是将一张阴影图投影映射到一个物体上（阴影接收体）。这种方法的缺点在于：设计者必须确认哪个物体是遮挡物，哪个物体是阴影接受体，并且不能产生自阴影现象（按照常识，物体的阴影不会投射到自己身上）。

生成深度图

  • 以光源所在位置为相机位置，光线发射方向为观察方向进行相机参数设置；
  • 将世界视点投影矩阵 worldViewProjMatrix 传入顶点着色程序中，并在其中计算每个点的投影坐标，投影坐标的Z 值即为深度值（将Z 值保存为深度值只是很多方法中的一种）。在片段shadow 程序中将深度值进行归一化，即转化到【0，1】区间。然后将深度值赋给颜色值
  • 从 frame buffer 中读取颜色值，并渲染到一张纹理上，就得到了depthmap。

注意：在实际运用中，如果遇到动态光影，则depth map 通常是实时计算的，这就需要场景渲染两次，第一次渲染出depth map，然后基于depth map 做阴影渲染。

用途

  • 模拟在一个场景中的密度均匀的半透明介质效果-如雾，烟或大量的水；
  • 模拟场景表面的深度域（depth of field (DOF)）；
  • 可用于高效的变形体碰撞检测。