关于opengl：远离光源的物体投射的阴影


Shadows cast by objects really far away from light source

我对远离光源的物体投射的阴影有疑问。我正在使用深度图方法在我的太阳系模拟中渲染阴影。太阳是点光源，我想观察月球在地球上的影子。但是由于月球相对于它与太阳之间的距离而言是一个非常小的物体，并且由于深度图分辨率有限，因此在渲染深度立方体贴图纹理时会忽略月球和地球的存在。

太阳系深度图：

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有一个重要的观察：当你近距离观察地球时，你可能并不关心火星上的阴影。因此，不要使用立方体贴图对整个太阳系进行阴影贴图，而是使用平面阴影贴图仅覆盖近地区域。

使用 4096x4096 深度图和 384000 公里的月球距离，您可以获得每纹素约 100 公里的分辨率，并且月球将占据阴影贴图上半径约 20 纹素的圆盘。

不过，还有更好的方法。由于行星和卫星几乎是球形的，而且只有少数几个，因此您可以简单地对每个片段进行射线-球体相交来计算阴影。可以计算月球和太阳圆盘之间交点的angular面积，以获得实时的本影/半影渲染。这是一个近似着色器中阴影因子的函数：

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float soft_shadow(vec3 light, float light_radius,
    vec3 occluder, float occluder_radius, vec3 fragment)
{
    vec3 v0 = light - fragment;
    vec3 v1 = occluder - fragment;

    float R0 = length(v0);
    float R1 = length(v1);

    float a0 = light_radius/R0;
    float a1 = occluder_radius/R1;

    float a = length(cross(v0, v1))/(R0*R1);
    a = smoothstep(a0 - a1, a0 + a1, a);
    return 1 - (1 - a)*pow(a1/a0, 2);
}

这里 0.0 表示完全阴影，1.0 表示完全没有阴影。 light、occluder和fragment是太阳、月亮和碎片在非投影空间中的位置，而light_radius和occluder_radius是太阳和月亮的半径。

对于实际尺寸，此代码为我提供了这些图像：


如果我将太阳的大小减半，我会得到这些：


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