Renderizar a cena com testes de profundidade

Crie um efeito de sombra adicionando testes de profundidade ao sombreador de vértice (ou geometria) e ao sombreador de pixel. Parte 3 de Passo a passo: implementar volumes de sombra usando buffers de profundidade no Direct3D 11.

Incluir transformação para frutos de luz

O sombreador de vértice é responsável por calcular a posição transformada no espaço de luz para cada vértice. Forneça o modelo de espaço de luz, a visualização e as matrizes de projeção usando um buffer constante. Você também pode usar esse buffer constante para fornecer a posição da luz e o normal para cálculos de iluminação. A posição transformada no espaço de luz será usada durante o teste de profundidade.

PixelShaderInput main(VertexShaderInput input)
{
    PixelShaderInput output;
    float4 pos = float4(input.pos, 1.0f);

    // Transform the vertex position into projected space.
    float4 modelPos = mul(pos, model);
    pos = mul(modelPos, view);
    pos = mul(pos, projection);
    output.pos = pos;

    // Transform the vertex position into projected space from the POV of the light.
    float4 lightSpacePos = mul(modelPos, lView);
    lightSpacePos = mul(lightSpacePos, lProjection);
    output.lightSpacePos = lightSpacePos;

    // Light ray
    float3 lRay = lPos.xyz - modelPos.xyz;
    output.lRay = lRay;
    
    // Camera ray
    output.view = eyePos.xyz - modelPos.xyz;

    // Transform the vertex normal into world space.
    float4 norm = float4(input.norm, 1.0f);
    norm = mul(norm, model);
    output.norm = norm.xyz;
    
    // Pass through the color and texture coordinates without modification.
    output.color = input.color;
    output.tex = input.tex;

    return output;
}

Em seguida, o sombreador de pixel usará a posição de espaço de luz interpolada fornecida pelo sombreador de vértice para testar se o pixel está na sombra.

Testar se a posição está no frusto de luz

Primeiro, verifique se o pixel está no frusto de exibição da luz normalizando as coordenadas X e Y. Se ambos estiverem dentro do intervalo [0, 1], então é possível que o pixel esteja na sombra. Caso contrário, você poderá ignorar o teste de profundidade. Um sombreador pode testar isso rapidamente chamando Saturate e comparando o resultado com o valor original.

// Compute texture coordinates for the current point's location on the shadow map.
float2 shadowTexCoords;
shadowTexCoords.x = 0.5f + (input.lightSpacePos.x / input.lightSpacePos.w * 0.5f);
shadowTexCoords.y = 0.5f - (input.lightSpacePos.y / input.lightSpacePos.w * 0.5f);
float pixelDepth = input.lightSpacePos.z / input.lightSpacePos.w;

float lighting = 1;

// Check if the pixel texture coordinate is in the view frustum of the 
// light before doing any shadow work.
if ((saturate(shadowTexCoords.x) == shadowTexCoords.x) &&
    (saturate(shadowTexCoords.y) == shadowTexCoords.y) &&
    (pixelDepth > 0))
{

Teste de profundidade contra o mapa de sombra

Use uma função de comparação de amostras (como SampleCmp ou SampleCmpLevelZero) para testar a profundidade do pixel no espaço de luz em relação ao mapa de profundidade. Calcule o valor normalizado da profundidade do espaço de luz, que é z / w, e passe o valor para a função de comparação. Como usamos um teste de comparação LessOrEqual para o sampler, a função intrínseca retorna zero quando o teste de comparação é aprovado; isso indica que o pixel está na sombra.

// Use an offset value to mitigate shadow artifacts due to imprecise 
// floating-point values (shadow acne).
//
// This is an approximation of epsilon * tan(acos(saturate(NdotL))):
float margin = acos(saturate(NdotL));
#ifdef LINEAR
// The offset can be slightly smaller with smoother shadow edges.
float epsilon = 0.0005 / margin;
#else
float epsilon = 0.001 / margin;
#endif
// Clamp epsilon to a fixed range so it doesn't go overboard.
epsilon = clamp(epsilon, 0, 0.1);

// Use the SampleCmpLevelZero Texture2D method (or SampleCmp) to sample from 
// the shadow map, just as you would with Direct3D feature level 10_0 and
// higher.  Feature level 9_1 only supports LessOrEqual, which returns 0 if
// the pixel is in the shadow.
lighting = float(shadowMap.SampleCmpLevelZero(
    shadowSampler,
    shadowTexCoords,
    pixelDepth + epsilon
    )
    );

Iluminação de computação dentro ou fora da sombra

Se o pixel não estiver na sombra, o sombreador de pixel deverá calcular a iluminação direta e adicioná-la ao valor de pixel.

return float4(input.color * (ambient + DplusS(N, L, NdotL, input.view)), 1.f);

float3 DplusS(float3 N, float3 L, float NdotL, float3 view)
{
    const float3 Kdiffuse = float3(.5f, .5f, .4f);
    const float3 Kspecular = float3(.2f, .2f, .3f);
    const float exponent = 3.f;

    // Compute the diffuse coefficient.
    float diffuseConst = saturate(NdotL);

    // Compute the diffuse lighting value.
    float3 diffuse = Kdiffuse * diffuseConst;

    // Compute the specular highlight.
    float3 R = reflect(-L, N);
    float3 V = normalize(view);
    float3 RdotV = dot(R, V);
    float3 specular = Kspecular * pow(saturate(RdotV), exponent);

    return (diffuse + specular);
}

Caso contrário, o shader de pixel deverá calcular o valor do pixel usando a iluminação ambiente.

return float4(input.color * ambient, 1.f);

Na próxima parte deste passo a passo, saiba como suportar mapas de sombra em uma variedade de hardware.