Maya教程-Depth Map 基礎

Depth Map（深度圖）陰影計算的工作原理

Depth Map是對於某盞燈可見（照明）的各物體表麵到該燈的距離數據紀錄。它相當於在某盞燈的位置擺放一個燈光主方向一致的相機，通過此相機進行渲染而得到的畫麵，畫麵上各點的數值即為對應物體表麵某點到相機的距離（與渲染Z-depth通道意義相近）。Depth Map紀錄數值的精度是浮點，較一般渲染彩色RGB通道的每通道8位（即256級）灰度精確得多。

判斷空間某一點是否在某盞燈的陰影中（或者說未受該燈照明），可用它到該燈的距離，與同一直線上對應的Depth Map值做比較。若前者大於後者，則該點處於陰影中。

Self-Shadowing自投陰影

自投陰影，意思就是一個物體某些區域處於同一物體另一些區域產生的陰影區內。

關注自投陰影，主要是因為同一物體的表麵各處間的距離很近，某些顆粒或閃爍陰影等問題較為突出。

利用Depth Map計算陰影時，由於Depth Map采樣的精度有限，故在許多情況下會產生不應有的自投陰影。如下圖中，紅點代表Depth Map紀錄距離信息的采樣點，物體表麵上各紅點對應的區域內，紅點右邊的部分離燈光近一點，故被正常照亮；而左邊的部分到燈光的距離較紅點遠，故會被判別為“在陰影區中”，從而產生不該存在的條紋狀的自投陰影。

用Dmap Bias（偏移）糾正自投陰影

為克服自投陰影的問題，實用中采取的一種方法，是Dmap Bias。Dmap Bias的工作原理，即是將Depth Map中各采樣的距離值加上一個小數值（等價於將要計算的表麵點到某燈的距離減去一個小數值）。

注意Dmap Bias不可太大，否則離產生陰影處較近的區域會出現明顯的丟失陰影的問題。

利用Mid Distance（中距）糾正自投陰影

Mid Dist類似Dmap Bias。開啟Mid Dist，其實會計算兩張圖，一是一般意義的Dmap，另一圖則是計算對於某盞燈“第二層可見”的物體表麵的距離值與第一層值的平均值為Dmap。如果光徑隻經過一層麵，則會取燈光的far clipping plane遠切麵距離值。在渲染中判斷某點是否在陰影中時，拿該點與光徑經過的第二張Dmap值做比較。

同時使用Dmap Bias和Mid Dist

Use Mid Dist Dmap可以避免一些自投陰影的問題。但是，由於物體表麵細節和燈光等情況變化很大，適當的小值Dmap Bias通常還是需要的。

Depth Map Resolution分辨率

Dmap的采樣，類似一般顏色通道的相機取景渲染，其數據存儲也是一種類似一般圖片的矩形點陣。例如，當其分辨率設置為512時，就相當於512X512個象素點的“深度”采樣。顯然，Dmap Resolution值越大，計算獲得的陰影就越清晰，錯誤的自投陰影問題也更為改善。但計算Dmap的過程仍是相當消耗時間的。

Depth Map Filter Size過濾尺寸

Filter Size幫助柔化Dmap陰影的邊緣。注意提升Filter Size值時，渲染消耗時間也會增加。故因謹慎地限製該值的大小

Shadow Color陰影顏色

現實中陰影是無光照的區域。在此，可用陰影顏色模擬間接光照下的陰影區域等效果。