Diagnostiquer l'acné d'ombre, les ombres détachées et le scintillement des cascades

Classer l'erreur visible

L'acné d'ombre (shadow acne) ressemble à de fausses auto-ombres ; à l'inverse, un décalage de profondeur excessif peut détacher l'ombre de l'objet qui la projette, défaut souvent appelé Peter Panning. Une résolution limitée et des projections instables produisent encore d'autres artefacts. [1] Photographiez ou capturez chaque défaut séparément avant de modifier les réglages. Un seul biais élevé peut masquer l'acné tout en détruisant le contact sous les pieds et sous les meubles.

Construisez une scène de test comprenant un sol plat, une rampe inclinée, une clôture fine et un grand objet posé au sol.

Séparer couverture, biais et filtrage

La couverture de la shadow map détermine où les texels sont dépensés. Les cascades divisent la plage de la caméra en régions, de sorte que les surfaces proches bénéficient d'un échantillonnage d'ombre plus dense. Le percentage-closer filtering (PCF) fait la moyenne des résultats des comparaisons de profondeur, au lieu de simplement flouter les profondeurs stockées. [2]

Le biais modifie la tolérance de la comparaison de profondeur. Les termes constant et proportionnel à la pente (slope-scaled) traitent des configurations géométriques différentes, et leur signification numérique dépend de l'API et de la représentation de la profondeur. [3] Consignez la projection de la lumière et la convention de profondeur avec chaque valeur réglée.

Calculer la couverture par texel

Prenons, à titre d'illustration, une projection orthographique de la lumière couvrant 80 mètres sur une map de 2048 texels : chaque texel couvre environ 3,91 centimètres le long de cet axe. En réduisant la largeur couverte à 20 mètres, on obtient environ 0,98 centimètre par texel à résolution identique.

Ce calcul montre pourquoi redistribuer la couverture peut compter davantage qu'un filtre plus large. Il ne garantit pas une qualité de bord donnée en espace écran : l'angle de la surface et la projection de la caméra restent déterminants. Utilisez cet exemple pour estimer si un petit détail de contact est tout simplement représenté, avant de tenter d'atténuer son aspect en blocs par du flou.

Régler dans un ordre précis

Vérifiez d'abord la transformation vers l'espace lumière et le sens de la comparaison. Inspectez la map brute et assurez-vous que les objets projetant une ombre pertinents y tiennent. Stabilisez ensuite la couverture pendant le déplacement de la caméra ; comparez séparément les captures avec lumière fixe et avec lumière mobile.

Commencez par un petit filtre et ajustez le biais jusqu'à ce que la rampe ne présente plus d'acné, sans décoller visiblement les contacts avec le sol. N'augmentez le filtrage qu'une fois cette base acceptable, puis réexaminez le biais, car des empreintes plus larges comparent des positions voisines. Inspectez les frontières entre cascades en avançant, en vous déplaçant latéralement et en pivotant sur place. Consignez le temps GPU du rendu des ombres séparément de celui de leur échantillonnage.

Accepter des compromis explicites

Un large noyau PCF peut adoucir un bord, mais il ne peut pas retrouver un détail que la map n'a jamais échantillonné. Les cascades ajoutent du travail de rendu et de transition ; des changements brusques de couverture peuvent provoquer une instabilité visible. [1][2]

Traitez la géométrie fine et double face comme des cas de test explicites, et non comme des exceptions découvertes tardivement. Conservez les réglages qui préservent les contacts importants lors de mouvements et d'éclairages représentatifs. Si aucune configuration unique ne convient, modifiez l'allocation ou la technique pour ce cas d'usage plutôt que de continuer à augmenter un biais global.

Sources

• [1] Common Techniques to Improve Shadow Depth Maps — Microsoft.
• [2] Cascaded Shadow Maps — Microsoft.
• [3] Depth Bias — Microsoft.