Shadow Mapping артефакты

Я играл с теневым отображением в OpenGL, используя текстуры глубины. Глубина текстуры хорошая, и я могу нанести ее на сцену, но у меня есть странные артефакты на задней стороне объекта:

Сфера отбрасывает тень, с артефактами сзади

У меня вопрос, что является причиной этого и как я могу это исправить?

Фрагментный шейдер, который я использую, довольно прост (для простоты я убрал цвет, если вам интересно, почему здесь нет синего цвета):

in vec4 vShadowCoord;

uniform sampler2DShadow shadowMap;

out vec4 fragColor;

void main()
{
    float bias = 0.005;
    float visibility = 1.0;
    if (texture(shadowMap, vec3(vShadowCoord.xy, vShadowCoord.z / vShadowCoord.w)) < (vShadowCoord.z - bias) / vShadowCoord.w)
        visibility = 0.25;

    fragColor = vec4(visibility);
}

Изменить: По запросу минимальный рабочий пример скриншота, который использует только приведенный выше код (без цвета).

Та же сфера, минус цвет

— Blarglenarf
источник

Можете ли вы подтвердить, что показанный код (без синего цвета) также вызывает артефакты? Если вы сузили код, то показ изображения из суженного кода поможет исключить любые ненужные детали и выявить проблему.

— трихоплакс

Да, это так, я решил сделать скриншот с цветом, иначе это выглядит еще страшнее :)

— Blarglenarf

Я могу это понять, но, поскольку вы обращаетесь за помощью к уродству, у вас больше шансов увидеть проблему, если вы включите снимок экрана, соответствующий коду.

— Трихоплакс

Справедливо. Я добавил дополнительный скриншот.

— Blarglenarf

Вы пытались немного поиграть с уклоном?

— CIFZ

Эта проблема выглядит как стандартные артефакты прыщей карты теней. Кроме того, ваше уравнение освещения является неполным или неправильным. Свет не должен влиять на лица с нормалью, направленной от него. Это также означает, что при правильном уравнении «темная» сторона сферы не должна иметь никаких артефактов от прыщей.

Есть три источника артефактов прыщей:

Первым источником прыщей является точность карты теней. Убедитесь, что ближняя и дальняя плоскости света, отбрасывающего тень, как можно плотнее. Все объекты перед ближней плоскостью могут быть блины, так как их точная глубина не важна.
Вторым источником прыщей является разрешение карты теней. Для направленного света вы должны делать каскадные карты теней, по крайней мере, с 3 каскадами 1024x1012 для ~ 100-200 м расстояния тени. Трудно покрыть одинаковое расстояние тени одной картой теней с равномерной проекцией.
Третий источник прыщей - это фильтр широкой карты теней, такой как PCF, поскольку использование единого значения сравнения глубины глубины в широком ядре недостаточно. Есть много способов исправить это, но ни один из них не является надежным.

Подводя итог, достаточно узкого усеченного конуса с несколькими каскадами и некоторой подстройкой смещения, чтобы заставить работать общий случай (направленный свет). Начните настройку, отключив теневую фильтрацию, и настройте фильтрацию только тогда, когда базовые карты теней достаточно надежны.

Кроме того, помимо постоянного смещения глубины (которое вы используете в настоящее время), вы также должны добавить смещение глубины наклона и максимальное смещение глубины наклона. Оба могут быть реализованы либо как состояние рендеринга, либо как код шейдера во время рендеринга карты теней. Смещение глубины наклона - это просто магическое значение смещения, масштабированное точкой (нормальное, lightDir).

Есть несколько дополнительных интересных методов, и большинство из них реализованы в отличной демоверсии: Matt Pettineo - «Выборка теневых техник» .

Отбрасывание во время рендеринга карты теней (меняет угри на панорамирование Питера).
Нормальное смещение теневого отображения делает чудеса для проблем смещения, но требует, чтобы во время затенения были нормали вершин.
Методы, основанные на дисперсии (ESM, VSM, EVSM), полностью устраняют проблемы смещения, но имеют другие недостатки (слабые утечки и / или проблемы с производительностью).

— Кшиштоф Наркович
источник