Диагностика теневой ряби, оторванных теней и мерцания каскадов

Классифицируйте видимую ошибку

Shadow acne выглядит как ложное самозатенение; чрезмерное смещение глубины, наоборот, может оторвать тень от объекта — эффект Peter Panning. Ограниченное разрешение и нестабильные проекции создают другие артефакты. [1] Зафиксируйте каждый сбой отдельно до изменения настроек. Один большой bias способен скрыть рябь, одновременно разрушив контакт под ногами и мебелью.

Создайте проверочную сцену с плоским полом, наклонной рампой, тонким забором и крупным объектом, касающимся земли.

Разделите покрытие, смещение и фильтрацию

Покрытие карты теней определяет распределение текселей. Каскады делят диапазон камеры на области, чтобы близкие поверхности получали более плотную выборку теней. Percentage-closer filtering (PCF) усредняет результаты сравнений глубины вместо простого размытия сохранённых глубин. [2]

Bias меняет допуск сравнения глубины. Постоянная и масштабируемая наклоном составляющие решают разные геометрические случаи, а численный смысл зависит от API и представления глубины. [3] Записывайте проекцию света и соглашение о глубине вместе с каждым настроенным значением.

Рассчитайте покрытие текселя

Для условной ортографической проекции света шириной 80 метров на карту из 2048 текселей каждый тексель покрывает по этой оси примерно 3.91 сантиметра. Уменьшение ширины до 20 метров даёт около 0.98 сантиметра на тексель при том же разрешении.

Этот расчёт объясняет, почему перераспределение покрытия может быть важнее большого фильтра. Он не гарантирует конкретного качества края в экранном пространстве: угол поверхности и проекция камеры всё ещё важны. Оцените так, представлена ли мелкая контактная деталь вообще, прежде чем пытаться убрать её блочность размытием.

Настраивайте в определённом порядке

Сначала проверьте преобразование в пространство света и направление сравнения. Просмотрите исходную карту и убедитесь, что нужные отбрасывающие тень объекты помещаются. Затем стабилизируйте покрытие при движении камеры; независимо сравните кадры с неподвижным и движущимся светом.

Начните с небольшого фильтра и меняйте bias, пока рампа не избавится от ряби без заметного отрыва контактов с полом. Повышайте фильтрацию только после приемлемой основы и снова проверяйте bias: широкие области сравнивают соседние позиции. Проверьте границы каскадов при движении вперёд, вбок и вращении на месте. Записывайте GPU-время рендеринга теней отдельно от их выборки.

Принимайте явные компромиссы

Широкое ядро PCF смягчает край, но не восстанавливает никогда не выбранные детали. Каскады добавляют работу рендеринга и переходов; резкие изменения покрытия способны вызвать видимую нестабильность. [1][2]

Считайте тонкую и двустороннюю геометрию отдельными тестовыми случаями. Сохраняйте настройки, поддерживающие важные контакты при характерном движении и освещении. Если одна конфигурация не работает везде, измените распределение или метод для данного случая вместо дальнейшего увеличения глобального bias.

Источники

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