Diagnóstico de shadow acne, sombras descoladas e cintilação em cascatas

Classifique o erro visível

O shadow acne parece um autossombreamento falso; já um deslocamento de profundidade excessivo pode descolar a sombra do objeto que a projeta, fenômeno frequentemente chamado de Peter Panning. A resolução limitada e projeções instáveis produzem, por sua vez, outros artefatos distintos. [1] Fotografe ou capture cada falha separadamente antes de alterar qualquer configuração. Um único bias grande pode esconder o acne e, ao mesmo tempo, destruir o contato sob pés e móveis.

Monte uma cena de teste com piso plano, rampa inclinada, cerca fina e um objeto grande em contato com o chão.

Separe cobertura, bias e filtragem

A cobertura do shadow map determina onde os texels são aplicados. As cascatas dividem o alcance da câmera em regiões, para que as superfícies próximas recebam uma amostragem de sombra mais densa. O percentage-closer filtering (PCF) calcula a média dos resultados das comparações de profundidade, em vez de simplesmente desfocar as profundidades armazenadas. [2]

O bias altera a tolerância da comparação de profundidade. Os termos constante e proporcional à inclinação (slope-scaled) tratam configurações geométricas diferentes, e seu significado numérico depende da API e da representação de profundidade. [3] Registre a projeção da luz e a convenção de profundidade junto com cada valor ajustado.

Calcule a cobertura por texel

Para uma projeção de luz ortográfica ilustrativa que cobre 80 metros em um mapa de 2048 texels, cada texel abrange cerca de 3,91 centímetros ao longo desse eixo. Reduzindo a largura coberta para 20 metros, obtêm-se cerca de 0,98 centímetro por texel, com a mesma resolução.

Esse cálculo mostra por que redistribuir a cobertura pode importar mais do que usar um filtro maior. Ele não garante uma qualidade específica de borda no espaço de tela: o ângulo da superfície e a projeção da câmera continuam influenciando o resultado. Use o exemplo para estimar se um pequeno detalhe de contato chega a ser representado no mapa antes de tentar eliminar o aspecto serrilhado com desfoque.

Ajuste em uma ordem deliberada

Primeiro, verifique a transformação para o espaço da luz e o sentido da comparação. Inspecione o mapa bruto e confirme que os objetos relevantes que projetam sombra cabem nele. Em seguida, estabilize a cobertura enquanto move a câmera; compare capturas com a luz parada e com a luz em movimento de forma independente.

Comece com um filtro pequeno e ajuste o bias até que a rampa fique sem acne, sem que os contatos com o piso pareçam levantados. Só aumente a filtragem depois que essa linha de base for aceitável, e então revise o bias, pois áreas de filtragem mais largas comparam posições vizinhas. Inspecione os limites entre cascatas caminhando para a frente, para o lado e girando no lugar. Registre o tempo de GPU da renderização das sombras separadamente do da amostragem das sombras.

Aceite compromissos de forma explícita

Um kernel de PCF largo pode suavizar uma borda, mas não recupera detalhes que o mapa nunca amostrou. As cascatas acrescentam trabalho de renderização e de transição; mudanças bruscas na cobertura podem causar instabilidade visível. [1][2]

Trate geometria fina e de dupla face como casos de teste explícitos, não como exceções descobertas tarde demais. Mantenha as configurações que preservam os contatos importantes em movimentos e iluminações representativos. Se nenhuma configuração única funcionar, mude a alocação ou a técnica para esse caso de uso, em vez de continuar aumentando um bias global.

Fontes

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